Проучването на намагнитване на феромагнитни материали
Цел: Да се изследва зависимостта на индукция и пропускливост на феромагнитни материали на магнитното поле.
Хардуер: зареждане на бобината с феритна сърцевина и електрическа схема, захранване, осцилоскоп милиамперметър.
Феромагнитни материали - вещества, които са в състояние да силно магнетизираната дори в слаба външни магнитни полета. Феромагнитни укрепване на външното поле в стотици или дори стотици хиляди пъти. За феромагнитни материали включват желязо, никел, кобалт, и определени съединения.
Магнитното поле в материала е сумата от вътрешни и външни магнитни полета. Електроните на атомите, поради орбиталното движение и присъствие въртене имат магнитен момент, по същия начин, както на намотките с ток. магнитното поле атоми като бобини, се ръководят, и създават вътрешната си магнитно поле. Вътрешният магнитното поле в вещество характеризира с вектор намагнитване. Намагнитването е сумата на магнитните моменти на RM атоми на единица обем. Предизвикване на вътрешното магнитно поле е равна m0I.
Външното магнитно поле се характеризира с интензивност вектор N. Този дизайн характеристика, която не зависи от магнитните свойства на средата, но само от позицията на проводници с електрически ток. Индуцирането на външното поле е равна m0N. Получената индукцията в материала е равна на сумата от вектор индукцията на външните и вътрешните области :. В хомогенна изотропен материал намагнитването е пропорционална на интензитета (I = # 967 Н) и по този начин областта на получения индукция е пропорционална на интензитета на външното поле:
Тук m0 = 4 р # 8729; 10 -7 Н / м - магнитна константа, m = (1 + # 967) - относителна магнитна проницаемост материал.
Атомите на феромагнити, дължащи се на валутния електростатично взаимодействие, определени магнитните моменти в паралел с един друг, дори при липса на външно магнитно поле. Спонтанно намагнитват до насищане. Но парче, като желязо, създава магнитно поле отвън. Това е така, защото феромагнитни разделен на микроскопични обеми, всеки от които е магнетизирани на насищане, но техните намагнитване посоки са различни, така че техните магнитни полета във вътрешността на феромагнитни затворени. Тези обеми наречени домейни. Техният размер е по-малък от 0,1 mm.
Намагнитването на феромагнитни материали са два метода, обработва го и ротационно изместване (Фиг.1). Слабите външни полета с преобладаващи процеси на изместване на границите на домейни. Тъй като магнитните моменти на атомите в областта вече подредени паралелно една на друга, външното магнитно поле не е необходимо да се преодолее топлинна движение на атомите, или в парамагнитен. Един достатъчно слаб поле, за да го започнат да се движат. Това е така, защото атоми домейни, чиито магнитен момент са насочени под остър ъгъл към външното магнитно поле са в енергично благоприятно състояние. Те засягат съседните атоми домейни, помагайки polyu.V магнитен носител и силни полета са насложени на въртене обем обработва процеси, т.е. едновременно въртене на магнитните моменти на атомите на магнитното поле. На свръхвисоки магнитните полета, магнитните моменти на атомите могат да бъдат създадени почти успоредни на външното магнитно поле. Следователно, зависимостта на намагнитването и магнитното поле на феромагнитни материали на външното поле е нелинейна (фиг. 2).
В цикличен обръщане на феромагнитни материали, поради наличието на необратими процеси графика (Н) образува т.нар хистерезисна крива Нека магнитни първия феромагнитен 0 -1 (фиг. 3). Сега, ако ние се намали силата на магнитното поле, доменните граници по време на движението за връщане забави с чужди включвания и нередности на кристалната решетка. В резултат на това процесът на размагнитване ще забави линия 1 - Източната. За да демагнетизирам на феромагнитен необходимостта от придаване на външно магнитно поле на обратната посока, чиято величина се нарича коерцетивността НС. Повишаване на интензивността на външна посока обратна поле отново води до феромагнитен намагнитване обръщане на насищане в обратна посока (точка 2). В връзката цикличен обръщане (Н) е под формата на линия.
Експерименталният метод за изследване на намагнитването основава на факта, че горната част на хистерезисни цикли наблюдават с осцилоскоп, лежите на първоначалната крива на намагнитване. Проба от тест феромагнитен пръстеновидна бобина има две навивки с броя N1 и N2 (фиг. 4). В първичната намотка снабден с променлив ток от J. След това, в сърцевината създава променливо магнитно поле с якост
Към входното напрежение "X" е пропорционална на магнитното поле Н в електрическата верига на първичната намотка включва резистор Rx. Спадът в напрежението върху съпротивлението от закона на Ом и е пропорционална сила на тока в съответствие с формула (2) интензивност H.
На входа на осцилоскопа Y трябва да се прилага с напрежение, пропорционално на индукция. Поради феномена на електромагнитната индукция на вторичната намотка на едн. Според законодателството на ЕМП на вторичната намотка на Фарадей е пропорционална на скоростта на промяна на индукция:
За получаване на напрежение, пропорционално на индукцията, вторичната намотка е свързан към интегриране RC-клетки.
Активно съпротивление Ry клетка се избира достатъчно голям, за да може да се пренебрегва капацитет на кондензатор закон .po Ом, тока в интегрирането на клетката няма. на напрежението в кондензатор е равно на отношението на капацитета на зареждане на :. Заместването на текущата и EMF (3), интегриране, ние получаваме
Напрежението в цяла Пропорционална кондензатор към магнитното поле. При определяне на това се измерва с помощта на осцилоскоп лабораторията: Uy = KY Y. където Y - ординатата на върха на цикъла хистерезис на екрана, KY - коефициентът осцилоскоп печалба. След магнитната индукция в сърцевината може да се определи с формулата
1. Свържете кабелът "осцилоскоп" картата с конектор Y на осцилоскоп; проводници, свързани резистор R към входния терминал гнездо X и осцилоскоп корпуса. Свързване на проводниците на борда избрана клетка резистор и кондензатор към вторичната намотка.
Таблица 1 Таблица 2.
3. Извършва ординати на измерване контур на върха и на текущата сила най-малко шест пъти, намаляване на силата на тока в първичната намотка на нула. Резултатите са написани в таблицата. 2.
4. Извършване на изчисления. Определяне на магнитното поле от формулата (2) във всеки експеримент. Определяне на постоянна настройка. Определяне на магнитната индукция поле на формула В = AY. Определяне на магнитната проницаемост по формулата. Резултатите са написани в таблицата. 2.
5. изобразени на интензивността на индукция B (Н) и магнитната проницаемост на интензивност м магнитното поле (Н). Размери в продължение на поне половин страница. На координатните оси се прилагат по еднакъв мащаб. Експерименталните криви гладко носите точки. За да се направят изводи.
1.Obyasnite способност ferromagnets силно намагнитване. Защо има структура на домейн?
2. Обяснете характеристика на процеси на изместване и въртене по време на намагнитване на феромагнитни материали.
3. Равен типичното зависимостта на индукция и пропускливост феромагнитни материали от външно магнитно поле.
4. Обяснете причината за хистерезиса в ferromagnets. Определяне на параметрите на хистерезисната крива - остатъчна индукция и коерцитивната сила.