Ποια είναι η διαδικασία μέτρησης του κύκλου υστερήσεως ενός υλικού όπως το σίδηρο;

Διαδικασία Μέτρησης του Κύκλου Υστερήσεως Υλικών όπως το Σίδηρος

Η μέτρηση του κύκλου υστερήσεως (Hysteresis Loop) υλικών όπως το σίδηρος είναι ένα σημαντικό πειραματικό διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων αυτών των υλικών. Ο κύκλος υστερήσεως παρέχει βασικές πληροφορίες σχετικά με την απώλεια ενέργειας, την εξαναγκαστικότητα και την υπολείμματα μαγνητισμού κατά τη διάρκεια των διαδικασιών μαγνητοποίησης και απομαγνητοποίησης. Παρακάτω παρέχεται μια λεπτομερής διαδικασία για τη μέτρηση του κύκλου υστερήσεως:

Πειραματικό Εξοπλισμός

• Πηγή Ρεύματος: Παρέχει σταθερή DC ή AC πηγή ρεύματος.

• Κατανεμητής Μαγνητισμού: Περιβάλλει το δείγμα για να παράγει μαγνητικό πεδίο.

• Αισθητήρας Αλληλουχίας Hall: Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της μαγνητικής επαγωγής B στο δείγμα.

• Αμπερόμετρο: Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ρεύματος I μέσα από τον κατανεμητή μαγνητισμού.

• Σύστημα Συλλογής Δεδομένων: Χρησιμοποιείται για την καταγραφή και επεξεργασία πειραματικών δεδομένων.

• Κρεμαστήρας Δείγματος: Σταθεροποιεί το δείγμα για να εξασφαλίζει ότι η θέση του παραμένει σταθερή.

Πειραματικοί Βήματα

Ετοιμασία του Δείγματος:

Τοποθετήστε το δείγμα (όπως ένα βαρύνι ή φύλλο σιδήρου) στον κρεμαστήρα δείγματος, εξασφαλίζοντας ότι η θέση του είναι σταθερή.

Εγκατάσταση του Κατανεμητή Μαγνητισμού:

Ενσωματώστε στενά τον κατανεμητή μαγνητισμού γύρω από το δείγμα, εξασφαλίζοντας ότι είναι ομοιόμορφα κατανεμημένος.

Σύνδεση του Κύκλου:

Συνδέστε τον κατανεμητή μαγνητισμού με την πηγή ρεύματος και το αμπερόμετρο, εξασφαλίζοντας ότι οι συνδέσεις του κυκλώματος είναι σωστές.

Τοποθετήστε τον αισθητήρα Αλληλουχίας Hall σε κατάλληλη θέση στο δείγμα για τη μέτρηση της μαγνητικής επαγωγής B.

Επίκαιρος Εξοπλισμός:

Επικαιροποιήστε τον αισθητήρα Αλληλουχίας Hall και το αμπερόμετρο για να εξασφαλίσετε ακριβείς μετρήσεις.

Αρχική Απομαγνητοποίηση:

Εκτελέστε αρχική απομαγνητοποίηση του δείγματος για να εξασφαλίσετε ότι βρίσκεται σε κατάσταση μηδενικού μαγνητισμού. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί εφαρμόζοντας αντίστροφο μαγνητικό πεδίο ή θερμαίνοντας το δείγμα πάνω από το σημείο Curie και στη συνέχεια ψύχοντάς το.

Προοδευτική Αύξηση του Μαγνητικού Πεδίου:

Προοδευτικά αυξήστε το ρεύμα I μέσα από τον κατανεμητή μαγνητισμού και καταγράψτε τη μαγνητική επαγωγή B σε κάθε τιμή ρεύματος. Χρησιμοποιήστε το σύστημα συλλογής δεδομένων για την καταγραφή των αντίστοιχων τιμών I και B.

Προοδευτική Μείωση του Μαγνητικού Πεδίου:

Προοδευτικά μειώστε το ρεύμα I μέσα από τον κατανεμητή μαγνητισμού και καταγράψτε τη μαγνητική επαγωγή B σε κάθε τιμή ρεύματος. Συνεχίστε την καταγραφή των αντίστοιχων τιμών I και B μέχρι το ρεύμα να επιστρέψει στο μηδέν.

Επανάληψη των Μετρήσεων:

Για την απόκτηση πιο ακριβών δεδομένων, επαναλάβετε τα παραπάνω βήματα πολλές φορές για να εξασφαλίσετε τη συνέπεια και αξιοπιστία των δεδομένων.

Σχεδιασμός του Κύκλου Υστερήσεως:

Χρησιμοποιήστε τα καταγεγραμμένα δεδομένα για τον σχεδιασμό της σχέσης μεταξύ της μαγνητικής επαγωγής B και της ισχύος του μαγνητικού πεδίου H.

Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου H μπορεί να υπολογιστεί με την εξής τύπο: H = NI/L

όπου:

• N είναι το αριθμός των στροφών του κατανεμητή μαγνητισμού

• I είναι το ρεύμα μέσα από τον κατανεμητή μαγνητισμού

• L είναι το μέσο μήκος του κατανεμητή μαγνητισμού

Ανάλυση Δεδομένων

Καθορισμός της Υπολείμματα Br:

Η υπολείμματα Br είναι η μαγνητική επαγωγή που παραμένει στο υλικό όταν η ισχύς του μαγνητικού πεδίου H είναι μηδέν.

Καθορισμός της Εξαναγκαστικότητας Hc:

Η εξαναγκαστικότητα Hc είναι η αντίστροφη ισχύς του μαγνητικού πεδίου που απαιτείται για να μειώσει τη μαγνητική επαγωγή B από την θετική της μέγιστη τιμή στο μηδέν.

Υπολογισμός Ζημίας Υστερήσεως:

Η ζημία υστερήσεως μπορεί να εκτιμηθεί υπολογίζοντας την επιφάνεια που περιβάλλεται από τον κύκλο υστερήσεως. Η ζημία υστερήσεως Ph μπορεί να εκφραστεί με την εξής τύπο: P h = f⋅Επιφάνεια του κύκλου υστερήσεως όπου:

f είναι η συχνότητα (μονάδα: Χερτς, Hz)

Προσοχές

• Έλεγχος Θερμοκρασίας: Διατηρήστε σταθερή θερμοκρασία κατά τη διάρκεια του πείραμα για να αποφευχθεί η επιρροή των αλλαγών θερμοκρασίας στα αποτελέσματα μέτρησης.

• Καταγραφή Δεδομένων: Εξασφαλίστε ακριβή και πλήρη καταγραφή δεδομένων για να αποφευχθούν παραλείψεις ή λάθη.

• Επίκαιρος Εξοπλισμός: Επικαιροποιήστε τακτικά τον πειραματικό εξοπλισμό για να εξασφαλίσετε την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μέτρησης.

Με την ακολούθηση αυτών των βημάτων, ο κύκλος υστερήσεως υλικών όπως ο σίδηρος μπορεί να μετρηθεί αποτελεσματικά, και μπορούν να αποκτηθούν σημαντικές μαγνητικές ιδιότητες. Αυτά τα παράμετρα είναι βασικοί για την επιλογή και εφαρμογή των υλικών.