چگونه می‌توان حلقه تاریخچه یک ماده مانند آهن را اندازه‌گیری کرد

چگونگی اندازه‌گیری حلقه تردید مواد مانند آهن

اندازه‌گیری حلقه تردید (Hysteresis Loop) مواد مانند آهن، فرآیند آزمایشی مهمی است که برای مطالعه خصوصیات مغناطیسی این مواد استفاده می‌شود. حلقه تردید اطلاعات حیاتی درباره ضرر انرژی، کوسرسیویته و باقی‌مانده را در طول فرآیندهای مغناطیسه و دمغناطیسه ارائه می‌دهد. زیرا یک روش دقیق برای اندازه‌گیری حلقه تردید آورده شده است:

تجهیزات آزمایشی

• منبع تغذیه: منبع پایدار DC یا AC فراهم می‌کند.

• پیچ مغناطیسه: حول نمونه پیچیده می‌شود تا میدان مغناطیسی ایجاد کند.

• سنسور اثر هال: برای اندازه‌گیری القای مغناطیسی B در نمونه استفاده می‌شود.

• آمپرمتر: برای اندازه‌گیری جریان I از طریق پیچ مغناطیسه استفاده می‌شود.

• سیستم ثبت داده: برای ثبت و پردازش داده‌های آزمایشی استفاده می‌شود.

• حامل نمونه: نمونه را ثابت می‌کند تا موقعیت آن پایدار بماند.

مراحل آزمایش

آماده‌سازی نمونه:

ماده آزمایشی (مانند میله یا صفحه آهن) را در حامل نمونه ثابت کنید تا موقعیت آن پایدار بماند.

تنظیم پیچ مغناطیسه:

پیچ مغناطیسه را به محکمی حول نمونه پیچیده و مطمئن شوید که به طور مساوی توزیع شده است.

اتصال مدار:

پیچ مغناطیسه را به منبع تغذیه و آمپرمتر متصل کنید و مطمئن شوید که اتصالات مدار صحیح است.

سنسور اثر هال را در مکان مناسب روی نمونه قرار دهید تا القای مغناطیسی B را اندازه‌گیری کند.

کالیبراسیون تجهیزات:

سنسور اثر هال و آمپرمتر را کالیبر کنید تا مطمئن شوید اندازه‌گیری‌ها دقیق هستند.

دمغناطیسه اولیه:

دمغناطیسه اولیه نمونه را انجام دهید تا مطمئن شوید که در حالت صفر مغناطیسی است. این کار می‌تواند با اعمال میدان مغناطیسی معکوس یا گرم کردن نمونه بالای نقطه کوری و سپس خنک کردن آن انجام شود.

افزایش تدریجی میدان مغناطیسی:

جریان I از طریق پیچ مغناطیسه را تدریجی افزایش دهید و القای مغناطیسی B را در هر مقدار جریان ثبت کنید. از سیستم ثبت داده برای ثبت مقادیر متناظر I و B استفاده کنید.

کاهش تدریجی میدان مغناطیسی:

جریان I از طریق پیچ مغناطیسه را تدریجی کاهش دهید و القای مغناطیسی B را در هر مقدار جریان ثبت کنید. ادامه دهید تا جریان به صفر برسد.

تکرار اندازه‌گیری‌ها:

برای کسب داده‌های دقیق‌تر، مراحل فوق را چندین بار تکرار کنید تا مطمئن شوید که داده‌ها سازگار و قابل اعتماد هستند.

رسم حلقه تردید:

از داده‌های ثبت شده برای رسم رابطه بین القای مغناطیسی B و قوت میدان مغناطیسی H استفاده کنید.

قوت میدان مغناطیسی H می‌تواند با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود: H = NI/L

که در آن:

• N تعداد دور پیچ مغناطیسه است

• I جریان از طریق پیچ مغناطیسه است

• L طول متوسط پیچ مغناطیسه است

تحلیل داده‌ها

تعیین باقی‌مانده Br:

باقی‌مانده Br القای مغناطیسی باقی‌مانده در ماده است وقتی که قوت میدان مغناطیسی H صفر است.

تعیین کوسرسیویته Hc:

کوسرسیویته Hc قوت میدان مغناطیسی معکوس لازم برای کاهش القای مغناطیسی B از حداکثر مقدار مثبت به صفر است.

محاسبه ضرر تردید:

ضرر تردید می‌تواند با محاسبه مساحت محصور در حلقه تردید تخمین زده شود. ضرر تردید Ph می‌تواند با استفاده از فرمول زیر بیان شود: P h = f⋅مساحت حلقه تردید که در آن:

f فرکانس (واحد: هرتز، Hz) است

احتیاط‌ها

• کنترل دما: در طول آزمایش دمای ثابت را حفظ کنید تا از تأثیر تغییرات دما بر نتایج اندازه‌گیری جلوگیری کنید.

• ضبط داده‌ها: مطمئن شوید که داده‌ها به صورت دقیق و کامل ضبط شده‌اند تا از نقص یا خطای ضبط جلوگیری کنید.

• کالیبراسیون تجهیزات: تجهیزات آزمایشی را به طور منظم کالیبر کنید تا از قابلیت اعتماد نتایج اندازه‌گیری مطمئن شوید.

با دنبال کردن این مراحل، حلقه تردید مواد مانند آهن به طور موثر اندازه‌گیری می‌شود و خصوصیات مغناطیسی مهم به دست می‌آید. این پارامترها برای انتخاب و کاربرد مواد بسیار حیاتی هستند.