Який процес вимірювання гістерезисної петлі матеріалу, такого як залізо?

Процедура вимірювання кривої гістерезису матеріалів, таких як залізо

Вимірювання кривої гістерезису (Hysteresis Loop) матеріалів, таких як залізо, є важливим експериментальним процесом, використовуваним для вивчення магнітних властивостей цих матеріалів. Крива гістерезису надає важливу інформацію про втрати енергії, коефіцієнт коеренсівності та залишкову магнітизацію під час процесів намагнічування та розмагнічування. Нижче наведено детальний процес вимірювання кривої гістерезису:

Експериментальне обладнання

• Джерело живлення: забезпечує стабільне постійне або перемінне напругу.

• Катушка намагнічування: обмотана навколо зразка для створення магнітного поля.

• Сенсор ефекту Холла: використовується для вимірювання магнітної індукції B у зразку.

• Амперметр: використовується для вимірювання струму I через катушку намагнічування.

• Система збору даних: використовується для запису та обробки експериментальних даних.

• Зажим для зразка: фіксує зразок, щоб забезпечити його стабільне положення.

Експериментальні кроки

Підготовка зразка:

Закріпіть тестовий матеріал (такий як залізний прут або залізна пластинка) у зажимі для зразка, забезпечуючи його стабільне положення.

Налаштування катушки намагнічування:

Тісно обмотайте катушку намагнічування навколо зразка, забезпечуючи її рівномірне розподілення.

Підключення схеми:

Підключіть катушку намагнічування до джерела живлення та амперметра, забезпечуючи правильність підключень.

Розташуйте сенсор ефекту Холла на відповідному місці на зразку для вимірювання магнітної індукції B.

Калібрування обладнання:

Калібруйте сенсор ефекту Холла та амперметр, щоб забезпечити точні вимірювання.

Початкове розмагнічування:

Здійсніть початкове розмагнічування зразка, щоб забезпечити його стан з нульовою магнітизацією. Це можна зробити за допомогою застосування оберненого магнітного поля або нагрівання зразка вище точки Кюрі, а потім його охолодження.

Поступове збільшення магнітного поля:

Поступово збільшуйте струм I через катушку намагнічування та записуйте магнітну індукцію B при кожному значенні струму. Використовуйте систему збору даних для запису відповідних значень I та B.

Поступове зменшення магнітного поля:

Поступово зменшуйте струм I через катушку намагнічування та записуйте магнітну індукцію B при кожному значенні струму. Продовжуйте запис відповідних значень I та B, поки струм не повернеться до нуля.

Повторення вимірювань:

Для отримання більш точних даних повторіть вищевказані кроки кілька разів, щоб забезпечити стабільність та надійність даних.

Побудова кривої гістерезису:

Використовуйте записані дані для побудови залежності магнітної індукції B від магнітної інтенсивності H.

Магнітна інтенсивність H може бути обчислена за наступною формулою: H = NI/L

де:

• N — кількість витків у катушці намагнічування

• I — струм через катушку намагнічування

• L — середня довжина катушки намагнічування

Аналіз даних

Визначення залишкової магнітизації Br:

Залишкова магнітизація Br — це магнітна індукція, що залишається в матеріалі, коли магнітна інтенсивність H дорівнює нулю.

Визначення коефіцієнта коеренсівності Hc:

Коефіцієнт коеренсівності Hc — це обернена магнітна інтенсивність, необхідна для зменшення магнітної індукції B з її максимального позитивного значення до нуля.

Обчислення втрат гістерезису:

Втрати гістерезису можна оцінити, обчисливши площу, обмежену кривою гістерезису. Втрати гістерезису Ph можна виразити за наступною формулою: P h = f⋅Area of the hysteresis loop де:

f — частота (одиниця: герц, Hz)

Зауваження

• Контроль температури: підтримуйте сталу температуру під час експерименту, щоб уникнути впливу змін температури на результати вимірювань.

• Запис даних: забезпечте точний та повний запис даних, щоб уникнути пропусків або помилок.

• Калібрування обладнання: регулярно калібруйте експериментальне обладнання, щоб забезпечити надійність результатів вимірювань.

Дотримуючись цих кроків, можна ефективно виміряти криву гістерезису матеріалів, таких як залізо, та отримати важливі магнітні характеристики. Ці параметри є ключовими для вибору матеріалів та їх застосування.