กระบวนการวัดวงจรแม่เหล็กของวัสดุเช่นเหล็กคืออะไร

กระบวนการวัดวงจรแม่เหล็กของวัสดุเช่นเหล็ก

การวัดวงจรแม่เหล็ก (Hysteresis Loop) ของวัสดุเช่นเหล็กเป็นกระบวนการทดลองที่สำคัญในการศึกษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุดังกล่าว วงจรแม่เหล็กให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับการสูญเสียพลังงาน การบีบอัด และความจำในระหว่างกระบวนการแม่เหล็กและดีแม่เหล็ก ด้านล่างนี้เป็นขั้นตอนละเอียดในการวัดวงจรแม่เหล็ก:

อุปกรณ์ทดลอง

• แหล่งจ่ายไฟฟ้า: ให้แหล่งจ่ายไฟ DC หรือ AC ที่มั่นคง

• ขดลวดแม่เหล็ก: ห่อรอบตัวอย่างเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

• เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์: ใช้วัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ในตัวอย่าง

• เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า: ใช้วัดกระแส I ผ่านขดลวดแม่เหล็ก

• ระบบรวบรวมข้อมูล: ใช้บันทึกและประมวลผลข้อมูลทดลอง

• ขาตั้งตัวอย่าง: ตรึงตัวอย่างเพื่อให้ตำแหน่งคงที่

ขั้นตอนทดลอง

เตรียมตัวอย่าง:

ตรึงวัสดุทดสอบ (เช่น แท่งเหล็กหรือแผ่นเหล็ก) ในขาตั้งตัวอย่าง ให้แน่ใจว่าตำแหน่งคงที่

ติดตั้งขดลวดแม่เหล็ก:

พันขดลวดแม่เหล็กรอบตัวอย่างให้แน่นและกระจายอย่างสม่ำเสมอ

ต่อวงจร:

ต่อขดลวดแม่เหล็กเข้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้าและเครื่องวัดกระแส ให้แน่ใจว่าการต่อวงจรถูกต้อง

วางเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ที่ตำแหน่งเหมาะสมบนตัวอย่างเพื่อวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B

สอบเทียบอุปกรณ์:

สอบเทียบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และเครื่องวัดกระแสเพื่อให้การวัดแม่นยำ

การดีแม่เหล็กเริ่มต้น:

ทำการดีแม่เหล็กตัวอย่างเพื่อให้อยู่ในสถานะไม่มีแม่เหล็ก สามารถทำได้โดยใช้สนามแม่เหล็กตรงข้ามหรือการให้ความร้อนตัวอย่างเหนือจุดเคียวรีแล้วปล่อยให้เย็นลง

เพิ่มสนามแม่เหล็กค่อยๆ:

เพิ่มกระแส I ผ่านขดลวดแม่เหล็กค่อยๆ และบันทึกการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ที่แต่ละค่ากระแส ใช้ระบบรวบรวมข้อมูลเพื่อบันทึกค่า I และ B ที่สอดคล้องกัน

ลดสนามแม่เหล็กค่อยๆ:

ลดกระแส I ผ่านขดลวดแม่เหล็กค่อยๆ และบันทึกการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ที่แต่ละค่ากระแส ดำเนินการบันทึกค่า I และ B จนกระทั่งกระแสกลับมาเป็นศูนย์

ทำซ้ำการวัด:

เพื่อให้ได้ข้อมูลที่แม่นยำมากขึ้น ทำซ้ำขั้นตอนดังกล่าวหลายครั้งเพื่อให้ข้อมูลมีความสอดคล้องและเชื่อถือได้

วาดวงจรแม่เหล็ก:

ใช้ข้อมูลที่บันทึกไว้วาดวงจรระหว่างการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และความแรงของสนามแม่เหล็ก H

ความแรงของสนามแม่เหล็ก H สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้: H = NI/L

เมื่อ:

• N คือจำนวนรอบของขดลวดแม่เหล็ก

• I คือกระแสผ่านขดลวดแม่เหล็ก

• L คือความยาวเฉลี่ยของขดลวดแม่เหล็ก

การวิเคราะห์ข้อมูล

กำหนดค่าความจำ Br:

ความจำ Br คือการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เหลืออยู่ในวัสดุเมื่อความแรงของสนามแม่เหล็ก H เป็นศูนย์

กำหนดค่าความบีบอัด Hc:

ความบีบอัด Hc คือความแรงของสนามแม่เหล็กตรงข้ามที่จำเป็นในการลดการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B จากค่าสูงสุดที่เป็นบวกเป็นศูนย์

คำนวณการสูญเสียวงจรแม่เหล็ก:

การสูญเสียวงจรแม่เหล็กสามารถประมาณได้โดยคำนวณพื้นที่ที่ถูกครอบคลุมโดยวงจรแม่เหล็ก การสูญเสียวงจรแม่เหล็ก Ph สามารถแสดงโดยใช้สูตรต่อไปนี้: P h = f⋅พื้นที่ของวงจรแม่เหล็ก เมื่อ:

f คือความถี่ (หน่วย: เฮิรตซ์, Hz)

ข้อควรระวัง

• ควบคุมอุณหภูมิ: รักษาอุณหภูมิคงที่ตลอดการทดลองเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิต่อผลการวัด

• การบันทึกข้อมูล: ให้แน่ใจว่าการบันทึกข้อมูลครบถ้วนและถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงการขาดหายหรือข้อผิดพลาด

• การสอบเทียบอุปกรณ์: สอบเทียบอุปกรณ์ทดลองอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ผลการวัดเชื่อถือได้

โดยการทำตามขั้นตอนเหล่านี้ วงจรแม่เหล็กของวัสดุเช่นเหล็กสามารถวัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และคุณสมบัติแม่เหล็กที่สำคัญสามารถได้รับ ค่าพารามิเตอร์เหล่านี้มีความสำคัญสำหรับการเลือกวัสดุและการใช้งาน