Wat is het proces voor het meten van de hysteresislus van een materiaal zoals ijzer?
Proces voor het meten van de hysteresislus van materialen zoals ijzer
Het meten van de hysteresislus (Hysteresis Loop) van materialen zoals ijzer is een belangrijk experimenteel proces dat wordt gebruikt om de magnetische eigenschappen van deze materialen te bestuderen. De hysteresislus geeft cruciale informatie over energieverlies, coërcitiviteit en remanentie tijdens de magnetisatie- en demagnetisatieprocessen. Hieronder volgt een gedetailleerde procedure voor het meten van de hysteresislus:
Experimentele apparatuur
Voeding: Zorgt voor een stabiele DC- of AC-stroombron.
Magnetiseringsspoel: Om de proefopstelling heen gewikkeld om een magnetisch veld te genereren.
Hall-effect sensor: Wordt gebruikt om de magnetische inductie B in de proefopstelling te meten.
Ammeter: Wordt gebruikt om de stroom I door de magnetiseringsspoel te meten.
Data-verzamelsysteem: Wordt gebruikt om experimentele gegevens op te nemen en te verwerken.
Monsterhouder: Fixeert het monster om ervoor te zorgen dat de positie stabiel blijft.
Experimentele stappen
Voorbereiden van het monster:
Bevestig het testmateriaal (zoals een ijzeren staaf of ijzeren plaat) in de monsterhouder, zorg ervoor dat de positie stabiel is.
Instellen van de magnetiseringsspoel:
Wikkelt de magnetiseringsspoel strak om het monster, zorg ervoor dat deze gelijkmatig verdeeld is.
Verbind de schakeling:
Verbind de magnetiseringsspoel met de voeding en de ammeter, zorg ervoor dat de schakeling correct is verbonden.
Plaats de Hall-effect sensor op een geschikte positie op het monster om de magnetische inductie B te meten.
Kalibreer de apparatuur:
Kalibreer de Hall-effect sensor en de ammeter om nauwkeurige metingen te garanderen.
Initiële demagnetisatie:
Voer initiële demagnetisatie van het monster uit om ervoor te zorgen dat het zich in een nulgemagnetiseerde toestand bevindt. Dit kan worden bereikt door een omgekeerd magnetisch veld toe te passen of het monster boven zijn Curie-punt te verwarmen en vervolgens af te koelen.
Gradueel verhogen van het magnetische veld:
Verhoog de stroom I door de magnetiseringsspoel geleidelijk en noteer de magnetische inductie B bij elke stroomwaarde. Gebruik het data-verzamelsysteem om de overeenkomstige waarden van I en B op te nemen.
Gradueel verlagen van het magnetische veld:
Verlaag de stroom I door de magnetiseringsspoel geleidelijk en noteer de magnetische inductie B bij elke stroomwaarde. Ga door met het noteren van de overeenkomstige waarden van I en B totdat de stroom terugkeert naar nul.
Herhaalde metingen:
Om meer nauwkeurige gegevens te verkrijgen, herhaal de bovenstaande stappen meerdere keren om consistentie en betrouwbaarheid van de gegevens te waarborgen.
Teken de hysteresislus:
Gebruik de opgenomen gegevens om de relatie tussen de magnetische inductie B en de magnetische veldsterkte H te tekenen.
De magnetische veldsterkte H kan worden berekend met de volgende formule: H = NI/L
waarbij:
N het aantal windingen in de magnetiseringsspoel is
I de stroom door de magnetiseringsspoel is
L de gemiddelde lengte van de magnetiseringsspoel is
Gegevensanalyse
Bepaal de remanentie Br:
Remanentie Br is de magnetische inductie die in het materiaal overblijft wanneer de magnetische veldsterkte H nul is.
Bepaal de coërcitiviteit Hc:
Coërcitiviteit Hc is de omgekeerde magnetische veldsterkte die nodig is om de magnetische inductie B van haar positieve maximale waarde tot nul te reduceren.
Bereken het hysteresisverlies:
Het hysteresisverlies kan worden geschat door de oppervlakte binnen de hysteresislus te berekenen. Het hysteresisverlies Ph kan worden uitgedrukt met de volgende formule: P h = f⋅Oppervlakte van de hysteresislus waarbij:
f de frequentie (eenheid: hertz, Hz) is
Voorzorgsmaatregelen
Temperatuurcontrole: Behoud een constante temperatuur tijdens het experiment om de invloed van temperatuurveranderingen op de meetresultaten te voorkomen.
Gegevensregistratie: Zorg voor nauwkeurige en complete gegevensregistratie om omissies of fouten te voorkomen.
Kalibratie van apparatuur: Kalibreer de experimentele apparatuur regelmatig om de betrouwbaarheid van de meetresultaten te waarborgen.
Door deze stappen te volgen, kan de hysteresislus van materialen zoals ijzer effectief worden gemeten, en kunnen belangrijke magnetische eigenschappen worden verkregen. Deze parameters zijn cruciaal voor de selectie en toepassing van materialen.
