鉄のような材料のヒステリシスループを測定するプロセスとは何ですか

鉄のような材料のヒステリシスループを測定する手順

鉄のような材料のヒステリシスループ（Hysteresis Loop）を測定することは、これらの材料の磁気特性を研究するために重要な実験プロセスです。ヒステリシスループは、磁化と脱磁化プロセスにおけるエネルギー損失、コアーシビリティ、残留磁束密度について重要な情報を提供します。以下にヒステリシスループの測定の詳細な手順を示します。

実験装置

• 電源：安定した直流または交流電源を提供します。

• 磁化コイル：サンプルの周りに巻きつけて磁場を生成します。

• ホール効果センサー：サンプル内の磁束密度 B を測定するために使用されます。

• アンペレータ：磁化コイルを通る電流 I を測定するために使用されます。

• データ取得システム：実験データを記録および処理するために使用されます。

• サンプルホルダー：サンプルを固定して位置が安定するようにします。

実験手順

サンプルの準備：

試験材料（鉄棒や鉄板など）をサンプルホルダーに固定し、位置が安定するようにします。

磁化コイルのセットアップ：

磁化コイルをサンプルの周りにしっかりと巻き、均等に分布するようにします。

回路の接続：

磁化コイルを電源とアンペレータに接続し、回路の接続が正しいことを確認します。

ホール効果センサーをサンプルの適切な位置に配置して、磁束密度 B を測定します。

装置のキャリブレーション：

ホール効果センサーとアンペレータをキャリブレーションして、正確な測定結果を得られるようにします。

初期脱磁：

サンプルの初期脱磁を行い、ゼロ磁化状態にする必要があります。これは逆磁場を適用するか、サンプルをキュリー点以上に加熱して冷却することで達成できます。

磁場の徐々に増加：

磁化コイルを通る電流 I を徐々に増加させ、各電流値での磁束密度 B を記録します。データ取得システムを使用して対応する I と B の値を記録します。

磁場の徐々に減少：

磁化コイルを通る電流 I を徐々に減少させ、各電流値での磁束密度 B を記録します。電流がゼロになるまで対応する I と B の値の記録を続けます。

測定の繰り返し：

より正確なデータを得るために、上記の手順を複数回繰り返して、データの一貫性と信頼性を確保します。

ヒステリシスループのプロット：

記録されたデータを使用して、磁束密度 B と磁場強度 H の関係をプロットします。

磁場強度 H は以下の式で計算できます：H = NI/L

ただし：

• N は磁化コイルのターン数

• I は磁化コイルを通る電流

• L は磁化コイルの平均長さ

データ解析

残留磁束密度 Br の決定：

残留磁束密度 Br は、磁場強度 H がゼロの場合の材料に残る磁束密度です。

コアーシビリティ Hc の決定：

コアーシビリティ Hc は、磁束密度 B を正の最大値からゼロに減らすために必要な逆磁場強度です。

ヒステリシス損失の計算：

ヒステリシス損失は、ヒステリシスループによって囲まれた面積を計算することにより推定できます。ヒステリシス損失 Ph は以下の式で表されます：Ph = f × ヒステリシスループの面積

ただし：

f は周波数（単位：ヘルツ、Hz）

注意事項

• 温度制御：実験中に一定の温度を維持し、温度変化による測定結果への影響を避ける。

• データ記録：正確かつ完全なデータ記録を行うことで、漏れや誤差を避ける。

• 装置のキャリブレーション：定期的に実験装置をキャリブレーションして、測定結果の信頼性を確保する。

これらの手順に従うことで、鉄のような材料のヒステリシスループを効果的に測定し、重要な磁気特性を得ることができます。これらのパラメータは、材料選択と応用において重要です。