Quin és el procés per mesurar la corba d'histeresis d'un material com el ferro?

Procediment per mesurar el cicle de histeresis de materials com el ferro

Mesurar el cicle de histeresis (Hysteresis Loop) de materials com el ferro és un procés experimental important utilitzat per estudiar les propietats magnètiques d'aquests materials. El cicle de histeresis proporciona informació crucial sobre la pèrdua d'energia, la coercivitat i la remanència durant els processos de magnetització i desmagnetització. A continuació es detalla el procediment per mesurar el cicle de histeresis:

Equips experimentals

• Font d'alimentació: Proporciona una font d'alimentació DC o AC estable.

• Bobina de magnetització: Envolta l'amostre per generar un camp magnètic.

• Sensor d'efecte Hall: Utilitzat per mesurar la inducció magnètica B en l'amostre.

• Ammetre: Utilitzat per mesurar la corrent I a través de la bobina de magnetització.

• Sistema d'adquisició de dades: Utilitzat per registrar i processar les dades experimentals.

• Portamostres: Fixa l'amostre per assegurar-se que la seva posició roman estable.

Passos experimentals

Preparar l'amostre:

Fixeu el material de prova (com un barret de ferro o una fulla de ferro) al portamostres, assegurant-vos que la seva posició sigui estable.

Configurar la bobina de magnetització:

Envolteu la bobina de magnetització estretament al voltant de l'amostre, assegurant-vos que estigui distribuïda de manera uniforme.

Connectar el circuit:

Connecteu la bobina de magnetització a la font d'alimentació i l'ammetre, assegurant-vos que les connexions del circuit siguin correctes.

Col·loqueu el sensor d'efecte Hall en una posició adequada sobre l'amostre per mesurar la inducció magnètica B.

Calibrar els equips:

Calibreu el sensor d'efecte Hall i l'ammetre per assegurar-vos que les mesures siguin precises.

Desmagnetització inicial:

Realitzeu una desmagnetització inicial de l'amostre per assegurar-vos que estigui en un estat no magnetitzat. Això es pot aconseguir aplicant un camp magnètic invers o escalfant l'amostre per sobre del seu punt de Curie i després refredant-lo.

Augmentar gradualment el camp magnètic:

Augmenteu gradualment la corrent I a través de la bobina de magnetització i registreu la inducció magnètica B a cada valor de corrent. Utilitzeu el sistema d'adquisició de dades per registrar els valors corresponents de I i B.

Disminuir gradualment el camp magnètic:

Disminueu gradualment la corrent I a través de la bobina de magnetització i registreu la inducció magnètica B a cada valor de corrent. Continueu registrant els valors corresponents de I i B fins que la corrent torni a zero.

Repetir les mesures:

Per obtenir dades més precises, repetiu els passos anteriors diverses vegades per assegurar la consistència i la fiabilitat de les dades.

Representar el cicle de histeresis:

Utilitzeu les dades registrades per representar la relació entre la inducció magnètica B i la força del camp magnètic H.

La força del camp magnètic H es pot calcular amb la fórmula següent: H = NI/L

on:

• N és el nombre de voltes de la bobina de magnetització

• I és la corrent a través de la bobina de magnetització

• L és la longitud mitjana de la bobina de magnetització

Anàlisi de dades

Determinar la remanència Br:

La remanència Br és la inducció magnètica que queda al material quan la força del camp magnètic H és zero.

Determinar la coercivitat Hc :

La coercivitat Hc és la força del camp magnètic invers necessària per reduir la inducció magnètica B des del seu valor màxim positiu a zero.

Calcular la pèrdua de histeresis:

La pèrdua de histeresis es pot estimar calculant l'àrea tancada pel cicle de histeresis. La pèrdua de histeresis Ph es pot expressar amb la fórmula següent: P h =f⋅Àrea del cicle de histeresis on:

f és la freqüència (unitat: herzios, Hz)

Precaucions

• Control de temperatura: Mantingueu una temperatura constant durant l'experiment per evitar l'influència dels canvis de temperatura en els resultats de la mesura.

• Registre de dades: Assegureu-vos que el registre de dades sigui precís i complet per evitar omisions o errors.

• Calibratge dels equips: Calibreu regularment els equips experimentals per assegurar la fiabilitat dels resultats de la mesura.

Seguint aquests passos, es pot mesurar eficàcement el cicle de histeresis de materials com el ferro i obtenir paràmetres magnètics importants. Aquests paràmetres són crucials per a la selecció i l'aplicació dels materials.