Jaký je postup měření hysterezisové smyčky materiálu jako je železo?

Postup měření hysterezisové smyčky materiálů jako je železo

Měření hysterezisové smyčky (Hysteresis Loop) materiálů, jako je železo, je důležitý experimentální postup používaný k studiu magnetických vlastností těchto materiálů. Hysterezisová smyčka poskytuje klíčové informace o ztrátách energie, koercivitě a reziduu během procesů namagnetizování a demagnetizace. Níže je detailní postup pro měření hysterezisové smyčky:

Experimentální vybavení

• Zdroj napájení: Poskytuje stabilní zdroj stejnosměrného nebo střídavého proudu.

• Cívek namagnetizovací: Ovinuté kolem vzorku pro generování magnetického pole.

• Senzor Hallův efekt: Používán k měření magnetické indukce B ve vzorku.

• Ammetr: Používán k měření proudu I procházejícího cívkami namagnetizovacími.

• Systém sběru dat: Používán k zaznamenávání a zpracování experimentálních dat.

• Děrnicí držák: Fixuje vzorek, aby se jeho poloha udržela stabilní.

Experimentální kroky

Příprava vzorku:

Upepte testovací materiál (například železný tyč nebo plech) do děrnicího držáku a zajistěte, aby byla jeho poloha stabilní.

Nastavení cívek namagnetizovacích:

Oviněte cívky namagnetizovací pevně kolem vzorku a zajistěte, aby byly rovnoměrně rozloženy.

Připojení obvodu:

Připojte cívky namagnetizovací k zdroji napájení a ammetru a zajistěte správné připojení obvodu.

Umístěte senzor Hallův efekt na vhodné místo na vzorku pro měření magnetické indukce B.

Kalibrace vybavení:

Kalibrujte senzor Hallův efekt a ammetr, abyste zajistili přesné měření.

Počáteční demagnetizace:

Proveďte počáteční demagnetizaci vzorku, abyste zajistili stav nulového namagnetizování. To lze dosáhnout aplikací reverzního magnetického pole nebo ohřevem vzorku nad jeho Curieovu teplotu a následným ochlazením.

Postupné zvyšování magnetického pole:

Postupně zvyšujte proud I procházející cívkami namagnetizovacími a zaznamenávejte magnetickou indukci B pro každou hodnotu proudu. Použijte systém sběru dat k zaznamenání odpovídajících hodnot I a B.

Postupné snižování magnetického pole:

Postupně snižujte proud I procházející cívkami namagnetizovacími a zaznamenávejte magnetickou indukci B pro každou hodnotu proudu. Pokračujte v zaznamenávání odpovídajících hodnot I a B, dokud se proud nevrátí na nulu.

Opakování měření:

Pro získání přesnějších dat opakujte výše uvedené kroky několikrát, abyste zajistili konzistenci a spolehlivost dat.

Vykreslení hysterezisové smyčky:

Pomocí zaznamenaných dat vykreslete vztah mezi magnetickou indukcí B a intenzitou magnetického pole H.

Intenzitu magnetického pole H lze vypočítat pomocí následujícího vzorce: H = NI/L

kde:

• N je počet závitů cívek namagnetizovacích

• I je proud procházející cívkami namagnetizovacími

• L je průměrná délka cívek namagnetizovacích

Analýza dat

Určení rezidua Br:

Reziduum Br je magnetická indukce zbyvší v materiálu, když je intenzita magnetického pole H nulová.

Určení koercivity Hc:

Koercivita Hc je reverzní intenzita magnetického pole potřebná k snížení magnetické indukce B z její kladné maximální hodnoty na nulu.

Výpočet hysterezisových ztrát:

Hysterezisové ztráty lze odhadnout výpočtem plochy uzavřené hysterezisovou smyčkou. Hysterezisové ztráty Ph lze vyjádřit pomocí následujícího vzorce: P h = f⋅Plocha hysterezisové smyčky, kde:

f je frekvence (jednotka: herci, Hz)

Pozornosti

• Řízení teploty: Udržujte konstantní teplotu během experimentu, abyste zabránili vlivu změn teploty na výsledky měření.

• Záznam dat: Zajištěte přesný a kompletní záznam dat, abyste zabránili vynechání nebo chybám.

• Kalibrace vybavení: Pravidelně kalibrujte experimentální vybavení, abyste zajistili spolehlivost výsledků měření.

Tím, že budete sledovat tyto kroky, můžete efektivně měřit hysterezisovou smyčku materiálů jako je železo a získat důležité magnetické vlastnosti. Tyto parametry jsou klíčové pro výběr materiálů a jejich aplikace.