철 같은 물질의 자화 곡선을 측정하는 과정은 무엇인가요
철과 같은 재료의 히스테리시스 루프 측정 과정
철과 같은 재료의 히스테리시스 루프(Hysteresis Loop)를 측정하는 것은 이러한 재료의 자기 특성을 연구하기 위한 중요한 실험 과정입니다. 히스테리시스 루프는 자화 및 탈자화 과정에서의 에너지 손실, 강제력, 잔류 자장을 제공합니다. 아래는 히스테리시스 루프를 측정하는 상세한 절차입니다:
실험 장비
전원 공급 장치: 안정적인 직류 또는 교류 전원을 제공합니다.
자화 코일: 샘플 주변에 감아 자기장을 생성합니다.
홀 효과 센서: 샘플의 자기 유도 B를 측정하는 데 사용됩니다.
암미터: 자화 코일을 통과하는 전류 I를 측정하는 데 사용됩니다.
데이터 획득 시스템: 실험 데이터를 기록하고 처리하는 데 사용됩니다.
샘플 홀더: 샘플의 위치가 안정적으로 유지되도록 고정합니다.
실험 단계
샘플 준비:
시험 재료(예: 철봉 또는 철판)를 샘플 홀더에 고정하여 위치가 안정적으로 유지되도록 합니다.
자화 코일 설정:
자화 코일을 샘플 주변에 꽉 감아 균일하게 분포되도록 합니다.
회로 연결:
자화 코일을 전원 공급 장치와 암미터에 연결하여 회로 연결이 올바르게 되어 있는지 확인합니다.
홀 효과 센서를 샘플의 적절한 위치에 배치하여 자기 유도 B를 측정합니다.
장비 교정:
홀 효과 센서와 암미터를 교정하여 정확한 측정이 이루어지도록 합니다.
초기 탈자화:
샘플의 초기 탈자화를 수행하여 제로 자화 상태가 되도록 합니다. 이를 위해 역 자기장을 적용하거나 샘플을 커리 점 위로 가열하고 식혀주면 됩니다.
점진적으로 자기장을 증가시킵니다:
자화 코일을 통과하는 전류 I를 점진적으로 증가시키고 각 전류 값에서 자기 유도 B를 기록합니다. 데이터 획득 시스템을 사용하여 해당하는 I와 B 값을 기록합니다.
점진적으로 자기장을 감소시킵니다:
자화 코일을 통과하는 전류 I를 점진적으로 감소시키고 각 전류 값에서 자기 유도 B를 기록합니다. 전류가 0으로 돌아올 때까지 계속 기록합니다.
측정 반복:
더 정확한 데이터를 얻기 위해 위의 단계를 여러 번 반복하여 데이터의 일관성과 신뢰성을 보장합니다.
히스테리시스 루프 그리기:
기록된 데이터를 사용하여 자기 유도 B와 자기장 강도 H 간의 관계를 그래프로 그립니다.
자기장 강도 H는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다: H = NI/L
여기서:
N은 자화 코일의 회전수입니다.
I는 자화 코일을 통과하는 전류입니다.
L은 자화 코일의 평균 길이입니다.
데이터 분석
잔류 자장 Br 결정:
잔류 자장 Br는 자기장 강도 H가 0일 때 재료에 남아있는 자기 유도입니다.
강제력 Hc 결정:
강제력 Hc는 자기 유도 B가 양의 최대값에서 0으로 감소하는데 필요한 역 자기장 강도입니다.
히스테리시스 손실 계산:
히스테리시스 손실은 히스테리시스 루프에 의해 둘러싸인 면적을 계산하여 추정할 수 있습니다. 히스테리시스 손실 Ph는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다: Ph = f⋅히스테리시스 루프의 면적 여기서:
f는 주파수(단위: 헤르츠, Hz)
주의사항
온도 제어: 실험 중 일정한 온도를 유지하여 온도 변화가 측정 결과에 영향을 미치지 않도록 합니다.
데이터 기록: 정확하고 완전한 데이터 기록을 통해 누락이나 오류를 피합니다.
장비 교정: 실험 장비를 정기적으로 교정하여 측정 결과의 신뢰성을 보장합니다.
이러한 단계를 따르면 철과 같은 재료의 히스테리시스 루프를 효과적으로 측정하고 중요한 자기 특성을 얻을 수 있습니다. 이러한 매개변수는 재료 선택 및 응용에 필수적입니다.
