Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков»



Скачать 103.84 Kb.
Дата01.12.2012
Размер103.84 Kb.
ТипОтчет
Санкт – Петербургский

государственный электротехнический университет

кафедра физики.

Отчет

По лабораторной работе №11.2

«ИССЛЕДОВАНИЕ ГИСТЕРЕЗИСА ФЕРРОМАГНЕТИКОВ»

Выполнил:

Группа:

Факультет:

Санкт – Петербург 2001 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГИСТЕРЕЗИСА ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

Цель работы: изучение мною магнитного поля в веществе на примере исследования динамической петли магнитного гистерезиса ферромагнетика; определение основных характеристик ферромагнетика.

Приборы и принадлежности: тороидальный трансформатор, измерительная цепь с осциллографом.

Общие сведения. Известно каждому, что все вещества являются магнетиками, то есть вещества способны приобретать по внешнем магнитном ноле магнитный момент – намагничиваться. Намагниченность вещества характеризуется магнитным моментом его единицы объема, называемым вектором намагниченности или просто намагниченностью, которую рассчитывают по следующей формуле:



здесь - векторная сумма магнитных моментов атомов (молекул) в физически малом объеме дельта V.

Намагниченность характеризует собственное (внутреннее) поле вещества и связана с напряженностью магнитного поля соотношением:



где - характерная для данного магнетика величина, которую вяли и назвали магнитной восприимчивостью.

Основная же (силовая) характеристика магнитного поля - индукция - связана с намагниченностью и напряженностью магнитного, поля в веществе соотношением:

(1)

где 0=410-7 Гн/м - магнитная постоянная; =1+ - относительная магнитная проницаемость вещества.

Все магнетики подразделяются на три группы:

1. Диамагнетики - вещества, у которых магнитные моменты каждого атома (молекулы) в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю. Только во внешнем магнитном поле у таких веществ появляется нацеленный магнитный момент, направленный против внешнего поля. Поэтому у диамагнетиков <0. Само значение невелико: ||=10-6 - 10-5

2. Парамагнетики - вещества, у которых магнитные моменты атомов (молекул) в отсутствие внешнего магнитного поля отличны от нуля, но их векторная сумма равна нулю, так как различны направления магнитных моментов (главным образом из-за хаотического теплового движения атомов и молекул)- Магнитные моменты атомов парамагнетиков во внешнем магнитном поле ориентируются по полю, поэтому у парамагнетиков > 0 и имеет значение ||=10-5 - 10-2.

3.
Ферромагнетики - вещества, способные обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля. Внутреннее магнитное поле в сотни и тысячи раз превышает вызвавшее его внешнее поле. Величина при этом положительна и достигает значений ||=102–106. Для ферромагнетиков характерна нелинейная зависимость между индукцией и напряженностью магнитного поля, так как в этих веществах магнитная восприимчивость , а следовательно, и магнитная проницаемость зависят от .

Зависимость магнитной индукции в ферромагнетике от напряженности периодически изменяющегося со временем внешнего магнитного поля отображается замкнутой кривой (рис. 6.1), называемой динамической петлей магнитного ги­стерезиса. Участок 1-2-3 соответствует кривой намагничения ферромагнетика, намагниченность которого первоначально была равна нулю. Эта кривая называется основной или нулевой кривой намагничивания.

Форма и площадь петли зависят от скорости изменения чем выше частота намагничивающего ноля, тем больше потери энергии на перемагничивание и сильнее отставание магниченности и индукции от их статического значения при данной величине (магнитная вязкость).

При уменьшении напряженности внешнего поля до нуля намагниченность не исчезает и характеризуется величиной называемой остаточной намагниченностью. Значение индукции сохраняющееся при этом у ферромагнетика (рис. 6.1 [yurabukin@aport2000.ru] ), называется остаточной индукцией. Наличие у магнетика является основой для создания магнитов.

Индукция обращается в нуль лишь под действием поля имеющего направление, противоположное полю, вызвавшему намагничение. Напряженность называется коэрцитивной силой. Большой коэрцитивной силой обладают «твердые» магнитные материалы, имеющие широкую петлю гистерезиса.

Методика эксперимента. В работе изучается гистерезис ферромагнетика при намагничивании в переменном магнитном поле частотой 50 Гц и определяются остаточные индукция и намагниченность , коэрцитивная сила , максимальное значение магнитной проницаемости max, потери энергии при перемагничивании ферромагнетика.

Схема экспериментальной установки показана на рисунке 6.2. [yurabukin@aport2000.ru] На кольцевом сердечнике, выполненном из ферромагнетика, имеющем площадь сечения S и длину средней линии l, размещены две катушки – возбуждающая и индикаторная с числом витков N1 и N2, соответственно.

Петля гистерезиса наблюдается на экране осциллографа. На x-вход осциллографа подают напряжение ux=i1R2, пропорциональное току (i1, т. е. напряженности H=N1i1/l внутри возбуждающей катушки

(2)

Переменное магнитное поле является источником переменного потока магнитной индукции Ф, пронизывающего витки инди­каторной катушки.

В результате в индикаторной катушке возникает ЭДС индукции Ei=-N2dФ/dt=-N2SdB/dt, вызывающая ток i2=Ei/R3 (здесь пренебрегают индуктивным сопротивле-нием катушки и емкостным сопротивлением конденсатора С1, малыми по сравнению с сопротивлением R3}. Этот ток создает на конденсаторе С1 емкостью С напряжение

Uc= (3) которое подается на у-вход осциллографа.

Таким образом, на x-входе осциллографа действует напряжение, пропорциональное напряженности , а на y-входе – индукции магнитного поля, и на экране осциллографа наблюдается кривая, воспроизводящая в некотором масштабе петлю гистерезиса.

Характеристики ферромагнетика определяются по изобра­жению петли гистерезиса на экране осциллографа и значениям цены делений экрана и , выраженным в единицах напряженности и индукции магнитного поля, соответственно. Значения и , согласно выражениям (2) н (3), равны



и рассчитываются после определения цены делений экрана в единицах напряжения (В/дел) и . Умножением масштабных множителей и , на соответствующие размеры, измеренные по изображению петли гистерезиса, определяют значения Нm, Вm, Вr, Hc. Величину Jr рассчиты­вают из соотношения (1) подстановкой в него значений B=Br и H=0.

Максимальное значение магнитной проницаемости опреде­ляется по графику зависимости (Н). В связи с неоднознач­ностью зависимости В(Н) в ферромагнетике понятие магнит­ной проницаемости применяется лишь к основной кривой на­магничения. Согласно (1) величина равна

=B/(0),

где В - значение индукции, определяемое по основной кривой намагничения при заданной величине Н.

Потери энергии в единице объема ферромагнетика за цикл перемагничивания равны площади петли гистерезиса (в еди­ницах ВН); ее можно определить с помощью планиметра или прямым подсчетом площади (по клеткам) с умножением на соответствующие масштабные коэффициенты.

Протокол наблюдений

лабораторная работа №11.2

1. Расчет масштабных коэффициентов:





2. Вычисление Hi, Bi, i(H):




1

2

3

4

5

6

7

8

Hi, А/м

























Bi, Тл

























(H)*10-3

























Выполнил:

Группа:

Факультет:

Подпись преподавателя:_____________________

25 февраля 2001 года

Расчет масштабных коэффициентов:



Вычисление Hi, Bi, mi(H):




1

2

3

4

5

6

7

8

Hi, А/м

151.5

132.6

113.6

94.7

75.8

56.8

37.9

18.9

Bi, Тл

2.28

2.17

1.94

1.71

1.48

1.14

0.80

0.46

m(H), *10-3

12.0

13.0

13.6

14.4

15.5

16.0

16.8

19.4





Вывод: Результаты расчетов показали, что у ферромагнетиков при уменьшении напряженности внешнего поля до нуля, намагниченность не исчезает и характеризуется величиной Br (индукция в ферромагнетике), которая в данном случае равна 0.912 Тл. Судя по полученному значению , используя справочник, можно сделать вывод, что в данном опыте в качестве материала сердечника использовался сплав железа с никелем.

Похожие:

Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconЛабораторная работа №3 исследование гистерезиса ферромагнетиков в переменном магнитном поле
Цель работы состоит в практическом изучении магнитных характеристик ферромагнетиков в переменных полях и приобретении экспериментальных...
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе № "Исследование уязвимостей при помощи сканера x-spider"

Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе №4 исследование рупорных и линзовых антенн подпись Дата Ф. И. О

Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе №2 по дисциплине «Цифровая обработка сигналов»
Ознакомиться с теоретическим введением и дополнительными материалами к лабораторной работе
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет По лабораторной работе №1. 2 «Исследование электростатического поля методом моделирования в проводящей среде»
Цель работы: исследование конфигурации электростатического поля; построение эквипотенциалей и линий напряженности для заданной формы...
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе №1 Исследование полупроводникового диода по дисциплине
Цель: Ознакомление с измерительными приборами лаборатории. Изучение свойств полупроводниковых диодов
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе. Отчет по работе включает
Цель работы: изучить тип указатель; получить навыки в организации и обработке однонаправленных списков
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе №9 " Исследование методов узкополосного согласования в волноводных трактах" Подпись Дата Ф. И. О
Изучение расчетных методов согласования, экспериментальное исследование частотных характеристик схем согласования с помощью автоматической...
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconРуководство к лабораторной работе исследование биполярного транзистора по
Руководство к лабораторной работе «Исследование биполярного транзистора» по дисциплинам «Физические основы микроэлектроники», «Физические...
Отчет По лабораторной работе №11. 2 «исследование гистерезиса ферромагнетиков» iconОтчет по лабораторной работе №8 Исследование волноводных ферритовых устройств Подпись Дата Ф. И. О
Цель работы: ознакомление с основными свойствами намагниченных ферритов, взаимодействующих с электромагнитным полем свч; изучение...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org