Какъв е процеса за измерване на хистерезисната петля на материал като желязото?

Процедура за измерване на хистерезисната петля на материали като желязо

Измерването на хистерезисната петля (Hysteresis Loop) на материали като желязото е важен експериментален процес, използван за изучаване на магнитните свойства на тези материали. Хистерезисната петля предоставя ключова информация за загубата на енергия, коефициента на принудително намагничаване и остатъчното намагничаване по време на процесите на намагничаване и демагнетизиране. По-долу е представена подробна процедура за измерване на хистерезисната петля:

Експериментално оборудване

• Източник на напрежение: Предоставя стабилен DC или AC източник на напрежение.

• Катушка за намагничаване: Обвивана около пробата за генериране на магнитно поле.

• Сензор на ефекта на Хол: Използван за измерване на магнитната индукция B в пробата.

• Амперметър: Използван за измерване на тока I през катушката за намагничаване.

• Система за събиране на данни: Използвана за записване и обработка на експерименталните данни.

• Държач за проби: Фиксира пробата, за да се осигури нейната стабилна позиция.

Експериментални стъпки

Подготовка на пробата:

Закрепете тестовия материал (например желязна пръчка или желязна плоча) в държача за проби, гарантирайки, че неговата позиция е стабилна.

Установяване на катушката за намагничаване:

Обвийте катушката за намагничаване строго около пробата, гарантирайки, че е равномерно разпределена.

Свързване на веригата:

Свържете катушката за намагничаване с източника на напрежение и амперметъра, гарантирайки, че връзките на веригата са правилни.

Поставете сензора на ефекта на Хол на подходящо място върху пробата, за да измерите магнитната индукция B.

Калибриране на оборудването:

Калибрирайте сензора на ефекта на Хол и амперметъра, за да се гарантират точни измервания.

Начално демагнетизиране:

Извършете начално демагнетизиране на пробата, за да се гарантира, че е в състояние на нулево намагничаване. Това може да бъде постигнато чрез прилагане на обратно магнитно поле или нагряване на пробата над нейната точка на Кюри и след това охлаждане.

Постепенно увеличаване на магнитното поле:

Постепенно увеличете тока I през катушката за намагничаване и запишете магнитната индукция B при всяка стойност на тока. Използвайте системата за събиране на данни, за да запишете съответните стойности на I и B.

Постепенно намаляване на магнитното поле:

Постепенно намалете тока I през катушката за намагничаване и запишете магнитната индукция B при всяка стойност на тока. Продължете да записвате съответните стойности на I и B, докато токът се върне до нула.

Повторение на измерванията:

За да получите по-точни данни, повторете горните стъпки няколко пъти, за да се гарантира консистентността и надеждността на данните.

Построяване на хистерезисната петля:

Използвайте записаните данни, за да построите връзката между магнитната индукция B и силата на магнитното поле H.

Силата на магнитното поле H може да бъде изчислена с помощта на следния формула: H = NI/L

където:

• N е броят на витките в катушката за намагничаване

• I е токът през катушката за намагничаване

• L е средната дължина на катушката за намагничаване

Анализ на данните

Определение на остатъчното намагничаване Br:

Остатъчното намагничаване Br е магнитната индукция, оставаща в материала, когато силата на магнитното поле H е нула.

Определение на коефициента на принудително намагничаване Hc :

Коефициентът на принудително намагничаване Hc е обратната сила на магнитното поле, необходима за намаление на магнитната индукция B от положителната ѝ максимална стойност до нула.

Изчисление на загубата от хистерезис:

Загубата от хистерезис може да бъде оценена чрез изчисляване на площта, обградена от хистерезисната петля. Загубата от хистерезис Ph може да бъде изразена с помощта на следния формула: P h = f⋅Площта на хистерезисната петля, където:

f е честотата (единица: херц, Hz)

Предпазни мерки

• Контрол на температурата: Поддържайте постоянна температура по време на експеримента, за да се избегне влиянието на промените в температурата върху резултатите от измерванията.

• Запис на данните: Осигурете точен и пълен запис на данните, за да се избегнат пропуски или грешки.

• Калибриране на оборудването: Редовно калибрирайте експерименталното оборудване, за да се гарантира надеждността на резултатите от измерванията.

Чрез спазване на тези стъпки, хистерезисната петля на материали като желязото може да бъде ефективно измерена, и важните магнитни свойства могат да бъдат получени. Тези параметри са ключови за избора и приложението на материали.