Quy trình đo chu kỳ từ hóa của vật liệu như sắt là gì?

Quy trình Đo Lặp Hysteresis của Vật liệu như Sắt

Đo lặp hysteresis (Hysteresis Loop) của vật liệu như sắt là một quy trình thí nghiệm quan trọng được sử dụng để nghiên cứu các tính chất từ của những vật liệu này. Lặp hysteresis cung cấp thông tin quan trọng về sự mất năng lượng, độ cứng từ và từ dư trong quá trình từ hóa và khử từ. Dưới đây là quy trình chi tiết để đo lặp hysteresis:

Thiết bị Thí nghiệm

• Nguồn Điện: Cung cấp nguồn điện DC hoặc AC ổn định.

• Cuộn Từ Hóa: Bọc xung quanh mẫu để tạo ra trường từ.

• Cảm biến Hiệu ứng Hall: Được sử dụng để đo cảm ứng từ B trong mẫu.

• Ampe kế: Được sử dụng để đo dòng điện I qua cuộn từ hóa.

• Hệ thống Thu thập Dữ liệu: Được sử dụng để ghi và xử lý dữ liệu thí nghiệm.

• Giá Đỡ Mẫu: Giữ cố định mẫu để đảm bảo vị trí của nó không thay đổi.

Các Bước Thí nghiệm

Chuẩn bị Mẫu:

Đặt vật liệu thử nghiệm (như thanh sắt hoặc tấm sắt) vào giá đỡ mẫu, đảm bảo vị trí của nó ổn định.

Lắp Đặt Cuộn Từ Hóa:

Bọc cuộn từ hóa chặt chẽ xung quanh mẫu, đảm bảo nó được phân bố đều.

Kết Nối Đường Dây:

Kết nối cuộn từ hóa với nguồn điện và ampe kế, đảm bảo các kết nối đường dây đúng.

Đặt cảm biến hiệu ứng Hall ở vị trí thích hợp trên mẫu để đo cảm ứng từ B.

Hiệu Chỉnh Thiết bị:

Hiệu chỉnh cảm biến hiệu ứng Hall và ampe kế để đảm bảo các phép đo chính xác.

Khử Từ Ban Đầu:

Thực hiện khử từ ban đầu cho mẫu để đảm bảo nó ở trạng thái không từ hóa. Điều này có thể đạt được bằng cách áp dụng một trường từ ngược hoặc làm nóng mẫu lên trên điểm Curie của nó và sau đó làm lạnh.

Tăng Từ Trường Từng Bước:

Tăng dần dòng điện I qua cuộn từ hóa và ghi cảm ứng từ B tại mỗi giá trị dòng điện. Sử dụng hệ thống thu thập dữ liệu để ghi các giá trị tương ứng của I và B.

Giảm Từ Trường Từng Bước:

Giảm dần dòng điện I qua cuộn từ hóa và ghi cảm ứng từ B tại mỗi giá trị dòng điện. Tiếp tục ghi các giá trị tương ứng của I và B cho đến khi dòng điện trở lại zero.

Lặp Lại Các Phép Đo:

Để có dữ liệu chính xác hơn, lặp lại các bước trên nhiều lần để đảm bảo tính nhất quán và đáng tin cậy của dữ liệu.

Vẽ Lặp Hysteresis:

Sử dụng dữ liệu đã ghi để vẽ mối quan hệ giữa cảm ứng từ B và cường độ từ trường H.

Cường độ từ trường H có thể được tính bằng công thức sau: H = NI/L

trong đó:

• N là số vòng của cuộn từ hóa

• I là dòng điện qua cuộn từ hóa

• L là chiều dài trung bình của cuộn từ hóa

Phân Tích Dữ Liệu

Xác Định Từ Dư Br:

Từ dư Br là cảm ứng từ còn lại trong vật liệu khi cường độ từ trường H bằng zero.

Xác Định Độ Cứng Từ Hc:

Độ cứng từ Hc là cường độ từ trường ngược cần thiết để giảm cảm ứng từ B từ giá trị cực đại dương xuống zero.

Tính Mất Năng Hysteresis:

Mất năng hysteresis có thể được ước tính bằng cách tính diện tích bao bởi lặp hysteresis. Mất năng hysteresis P h có thể được biểu diễn bằng công thức sau: P h = f ⋅ Diện tích của lặp hysteresis trong đó:

f là tần số (đơn vị: hertz, Hz)

Lưu Ý

• Kiểm Soát Nhiệt Độ: Giữ nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình thí nghiệm để tránh ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ lên kết quả đo.

• Ghi Dữ Liệu: Đảm bảo ghi dữ liệu chính xác và đầy đủ để tránh bỏ sót hoặc sai sót.

• Hiệu Chỉnh Thiết bị: Thường xuyên hiệu chỉnh thiết bị thí nghiệm để đảm bảo độ tin cậy của kết quả đo.

Bằng cách tuân theo các bước này, lặp hysteresis của vật liệu như sắt có thể được đo đạc hiệu quả, và các tính chất từ quan trọng có thể được thu được. Những thông số này rất quan trọng cho việc chọn lựa và ứng dụng vật liệu.