Qual è il processo per misurare l'anello di isteresi di un materiale come il ferro?

Procedura per la Misurazione del Ciclo di Isteresi di Materiali come il Ferro

La misurazione del ciclo di isteresi (Hysteresis Loop) di materiali come il ferro è un importante processo sperimentale utilizzato per studiare le proprietà magnetiche di questi materiali. Il ciclo di isteresi fornisce informazioni cruciali sulla perdita di energia, coercività e rimanenza durante i processi di magnetizzazione e demagnetizzazione. Di seguito è riportata una procedura dettagliata per la misurazione del ciclo di isteresi:

Attrezzatura Sperimentale

• Alimentatore: Fornisce una fonte di alimentazione DC o AC stabile.

• Bobbina di Magnetizzazione: Avvolta intorno al campione per generare un campo magnetico.

• Sensore dell'Effetto Hall: Utilizzato per misurare l'induzione magnetica B nel campione.

• Ammetro: Utilizzato per misurare la corrente I attraverso la bobbina di magnetizzazione.

• Sistema di Acquisizione Dati: Utilizzato per registrare e processare i dati sperimentali.

• Portacampione: Fissa il campione per assicurare che la sua posizione rimanga stabile.

Passaggi Sperimentali

Preparazione del Campione:

Fissare il materiale da test (come un cilindro o una lamina di ferro) nel portacampione, assicurandosi che la sua posizione sia stabile.

Impostazione della Bobbina di Magnetizzazione:

Avvolgere strettamente la bobbina di magnetizzazione intorno al campione, assicurandosi che sia distribuita in modo uniforme.

Collegamento del Circuito:

Collegare la bobbina di magnetizzazione all'alimentatore e all'ammetro, assicurandosi che i collegamenti del circuito siano corretti.

Posizionare il sensore dell'effetto Hall in una posizione appropriata sul campione per misurare l'induzione magnetica B.

Taratura dell'Attrezzatura:

Tarare il sensore dell'effetto Hall e l'ammetro per assicurare misurazioni accurate.

Demagnetizzazione Iniziale:

Eseguire la demagnetizzazione iniziale del campione per assicurarsi che sia in uno stato di zero magnetizzazione. Questo può essere ottenuto applicando un campo magnetico inverso o riscaldando il campione al di sopra del suo punto Curie e poi raffreddandolo.

Aumento Graduale del Campo Magnetico:

Aumentare gradualmente la corrente I attraverso la bobbina di magnetizzazione e registrare l'induzione magnetica B per ogni valore di corrente. Utilizzare il sistema di acquisizione dati per registrare i valori corrispondenti di I e B.

Diminuzione Graduale del Campo Magnetico:

Diminuire gradualmente la corrente I attraverso la bobbina di magnetizzazione e registrare l'induzione magnetica B per ogni valore di corrente. Continuare a registrare i valori corrispondenti di I e B fino a quando la corrente torna a zero.

Ripetizione delle Misurazioni:

Per ottenere dati più accurati, ripetere i passaggi precedenti più volte per assicurare la coerenza e l'affidabilità dei dati.

Tracciamento del Ciclo di Isteresi:

Utilizzare i dati registrati per tracciare la relazione tra l'induzione magnetica B e l'intensità del campo magnetico H.

L'intensità del campo magnetico H può essere calcolata utilizzando la seguente formula: H = NI/L

dove:

• N è il numero di spire nella bobbina di magnetizzazione

• I è la corrente attraverso la bobbina di magnetizzazione

• L è la lunghezza media della bobbina di magnetizzazione

Analisi dei Dati

Determinazione della Rimanenza Br:

La rimanenza Br è l'induzione magnetica rimasta nel materiale quando l'intensità del campo magnetico H è zero.

Determinazione della Coercività Hc:

La coercività Hc è l'intensità del campo magnetico inverso necessaria per ridurre l'induzione magnetica B dal suo valore massimo positivo a zero.

Calcolo della Perdita di Isteresi:

La perdita di isteresi può essere stimata calcolando l'area racchiusa dal ciclo di isteresi. La perdita di isteresi Ph può essere espressa utilizzando la seguente formula: Ph = f · Area del ciclo di isteresi dove:

f è la frequenza (unità: hertz, Hz)

Precauzioni

• Controllo della Temperatura: Mantenere costante la temperatura durante l'esperimento per evitare l'influenza dei cambiamenti di temperatura sui risultati delle misurazioni.

• Registrazione dei Dati: Assicurarsi di una registrazione accurata e completa dei dati per evitare omissioni o errori.

• Taratura dell'Attrezzatura: Eseguire regolarmente la taratura dell'attrezzatura sperimentale per assicurare l'affidabilità dei risultati delle misurazioni.

Seguendo questi passaggi, il ciclo di isteresi di materiali come il ferro può essere misurato efficacemente, e possono essere ottenute importanti proprietà magnetiche. Questi parametri sono cruciali per la selezione e l'applicazione dei materiali.