Каков процесс измерения петли гистерезиса материала, такого как железо?

Процесс измерения петли гистерезиса материалов, таких как железо

Измерение петли гистерезиса (Hysteresis Loop) материалов, таких как железо, является важным экспериментальным процессом, используемым для изучения магнитных свойств этих материалов. Петля гистерезиса предоставляет ключевую информацию об энергетических потерях, коэрцитивной силе и остаточной намагниченности в процессах намагничивания и размагничивания. Ниже приведена подробная процедура измерения петли гистерезиса:

Экспериментальное оборудование

• Источник питания: обеспечивает стабильный источник постоянного или переменного тока.

• Катушка намагничивания: обмотана вокруг образца для создания магнитного поля.

• Датчик эффекта Холла: используется для измерения магнитной индукции B в образце.

• Амперметр: используется для измерения тока I через катушку намагничивания.

• Система сбора данных: используется для записи и обработки экспериментальных данных.

• Держатель образца: фиксирует образец, чтобы его положение оставалось стабильным.

Экспериментальные шаги

Подготовка образца:

Зафиксируйте испытуемый материал (например, железный стержень или лист железа) в держателе образца, убедившись, что его положение стабильно.

Установка катушки намагничивания:

Обмотайте катушку намагничивания плотно вокруг образца, убедившись, что она равномерно распределена.

Соединение цепи:

Подключите катушку намагничивания к источнику питания и амперметру, убедившись, что соединения цепи правильные.

Разместите датчик эффекта Холла в подходящем месте на образце для измерения магнитной индукции B.

Калибровка оборудования:

Откалибруйте датчик эффекта Холла и амперметр, чтобы обеспечить точность измерений.

Начальная размагнитизация:

Выполните начальную размагнитизацию образца, чтобы убедиться, что он находится в ненамагниченном состоянии. Это можно достичь, применяя обратное магнитное поле или нагревая образец выше его точки Кюри, а затем охлаждая его.

Постепенное увеличение магнитного поля:

Постепенно увеличьте ток I через катушку намагничивания и запишите значение магнитной индукции B при каждом значении тока. Используйте систему сбора данных для записи соответствующих значений I и B.

Постепенное уменьшение магнитного поля:

Постепенно уменьшите ток I через катушку намагничивания и запишите значение магнитной индукции B при каждом значении тока. Продолжайте записывать соответствующие значения I и B до тех пор, пока ток не вернется к нулю.

Повторные измерения:

Чтобы получить более точные данные, повторите вышеуказанные шаги несколько раз, чтобы обеспечить последовательность и надежность данных.

Построение петли гистерезиса:

Используйте собранные данные для построения зависимости между магнитной индукцией B и напряженностью магнитного поля H.

Напряженность магнитного поля H может быть рассчитана с использованием следующей формулы: H = NI/L

где:

• N - количество витков в катушке намагничивания

• I - ток через катушку намагничивания

• L - средняя длина катушки намагничивания

Анализ данных

Определение остаточной намагниченности Br:

Остаточная намагниченность Br - это магнитная индукция, остающаяся в материале, когда напряженность магнитного поля H равна нулю.

Определение коэрцитивной силы Hc:

Коэрцитивная сила Hc - это обратная напряженность магнитного поля, необходимая для уменьшения магнитной индукции B от ее положительного максимального значения до нуля.

Расчет потерь на гистерезис:

Потери на гистерезис могут быть оценены путем расчета площади, заключенной в петле гистерезиса. Потери на гистерезис Ph могут быть выражены с помощью следующей формулы: Ph = f * Площадь петли гистерезиса, где:

f - частота (единица: герц, Hz)

Меры предосторожности

• Контроль температуры: поддерживайте постоянную температуру во время эксперимента, чтобы избежать влияния изменений температуры на результаты измерений.

• Запись данных: убедитесь в точной и полной записи данных, чтобы избежать пропусков или ошибок.

• Калибровка оборудования: регулярно калибруйте экспериментальное оборудование, чтобы обеспечить надежность результатов измерений.

Следуя этим шагам, можно эффективно измерить петлю гистерезиса материалов, таких как железо, и получить важные магнитные характеристики. Эти параметры являются ключевыми для выбора материала и его применения.