Hvad er processen for at måle hysteresis-loopet af et materiale som jern?

Proces for at måle hystereseloop for materialer som jern

At måle hystereseloop (Hysteresis Loop) for materialer som jern er en vigtig eksperimentel proces, der anvendes til at undersøge de magnetiske egenskaber af disse materialer. Hystereseloop giver vigtige oplysninger om energitab, koersivitet og remanens under magnetiserings- og demagnetiseringsprocesserne. Nedenfor er en detaljeret procedure for at måle hystereseloop:

Eksperimentelt udstyr

• Strømforsyning: Leverer en stabil DC eller AC strømforsyning.

• Magnetiseringsbobin: Omslutter prøven for at generere et magnetfelt.

• Hall-effekt sensor: Bruges til at måle den magnetiske induktion B i prøven.

• Ammeter: Bruges til at måle strømmen I gennem magnetiseringsbobinen.

• Datamålingssystem: Bruges til at registrere og behandle eksperimentelle data.

• Prøveholder: Fastgør prøven for at sikre, at dens position forbliver stabil.

Eksperimentelle trin

Forbered prøven:

Fastgør testmaterialet (som en jernstang eller jernplade) i prøveholderen, og sikr dig, at dets position er stabil.

Opsæt magnetiseringsbobinen:

Omvind magnetiseringsbobinen tæt omkring prøven, og sikr dig, at den er jævnt fordelt.

Forbind kredsløbet:

Forbind magnetiseringsbobinen til strømforsyningen og ammeteren, og sikr dig, at kredsløbsforbindelserne er korrekte.

Placér Hall-effekt sensoren på en passende position på prøven for at måle den magnetiske induktion B.

Kalibrer udstyret:

Kalibrer Hall-effekt sensoren og ammeteren for at sikre præcise målinger.

Initial demagnetisering:

Udfør initial demagnetisering af prøven for at sikre, at den er i en nul-magnetiseret tilstand. Dette kan opnås ved at anvende et modsat magnetfelt eller ved at opvarme prøven over dens Curiepunkt og derefter køle den ned.

Øg gradvis det magnetiske felt:

Øg gradvis strømmen I gennem magnetiseringsbobinen, og registrer den magnetiske induktion B for hver strøm-værdi. Brug datamålingssystemet til at registrere de tilsvarende værdier af I og B.

Nedsæt gradvis det magnetiske felt:

Nedsæt gradvis strømmen I gennem magnetiseringsbobinen, og registrer den magnetiske induktion B for hver strøm-værdi. Fortsæt med at registrere de tilsvarende værdier af I og B indtil strømmen returnerer til nul.

Gentag målinger:

For at opnå mere præcise data, gentag ovenstående trin flere gange for at sikre konsekvens og pålidelighed af dataene.

Plot hystereseloopen:

Brug de registrerede data til at plotte forholdet mellem den magnetiske induktion B og styrken af det magnetiske felt H.

Styrken af det magnetiske felt H kan beregnes ved hjælp af følgende formel: H = NI/L

hvor:

• N er antallet af vindinger i magnetiseringsbobinen

• I er strømmen gennem magnetiseringsbobinen

• L er den gennemsnitlige længde af magnetiseringsbobinen

Dataanalyse

Bestem remanens Br:

Remanens Br er den magnetiske induktion, der er tilbage i materialet, når styrken af det magnetiske felt H er nul.

Bestem koersivitet Hc:

Koersivitet Hc er den modsatte magnetiske feltstyrke, der kræves for at reducere den magnetiske induktion B fra dens positive maksimumsværdi til nul.

Beregn hysteresistab:

Hysteresistab kan estimeres ved at beregne arealet, der er omsluttet af hystereseloopen. Hysteresistabet Ph kan udtrykkes ved følgende formel: P h = f⋅Arealet af hystereseloopen hvor:

f er frekvensen (enhed: hertz, Hz)

Forsigtighedsmål

• Temperaturkontrol: Oprethold en konstant temperatur under forsøget for at undgå indflydelsen af temperaturændringer på måleresultaterne.

• Datarregistrering: Sikr dig præcis og komplet datarregistrering for at undgå udeladelser eller fejl.

• Kalibrering af udstyr: Kalibrer eksperimentelt udstyr regelmæssigt for at sikre pålideligheden af måleresultaterne.

Ved at følge disse trin kan hystereseloopen for materialer som jern effektivt måles, og vigtige magnetiske egenskaber kan opnås. Disse parametre er afgørende for valg af materiale og anvendelse.