Studiul magnetizarea materialelor feromagnetice

Obiectiv: Pentru a explora dependența inducției și permeabilității materialelor feromagnetice pe câmpul magnetic.

Hardware: încărcați bobina cu miez de ferită și un circuit electric, sursa de alimentare, osciloscop milliammeter.

materiale feromagnetice - substanțe care sunt capabile de puternic magnetizat chiar și într-un câmp magnetic extern slab. Feromagnetic consolida domeniul extern în sute sau chiar sute de mii de ori. Pentru materialele feromagnetice includ fier, nichel, cobalt, și anumiți compuși.

Câmpul magnetic în materialul este suma câmpurilor magnetice interne și externe. Electronii atomilor datorită mișcării orbitale și de spin prezenta au un moment magnetic, în același mod ca și bobinele cu curent. Magnetic atomii de câmp ca bobine, sunt ghidate, și de a crea propriul câmp magnetic intern. Câmpul magnetic intern într-o substanță caracterizată printr-un vector magnetizare. Magnetizarea este suma momentelor magnetice ale atomilor RM per unitate de volum. Inducției câmpului magnetic intern este egal cu m0I.

Câmpul magnetic exterior este caracterizat de N. vectorul intensitate Această caracteristică de proiectare care nu depinde de proprietățile magnetice ale mediului, ci numai pe poziția conductoarelor cu curentul electric. Inducerea câmpului extern este m0N egal. Inducerea rezultând materialul este egal cu suma vectorială a inductiile câmpurilor externe și interne :. Într-un material izotrop omogen magnetizarea este proporțională cu intensitatea (I = # 967; H) și, astfel, câmpul de inducție rezultantă este proporțională cu intensitatea câmpului extern:

Aici, m0 = 4 p # 8729; 10 -7 H / m - constanta magnetic, m = (1 + # 967;) - un material cu permeabilitate magnetică relativă.

Atomii din feromagnet datorită interacțiunii electrostatice de schimb, setați momentele magnetice în paralel unele cu altele, chiar și în absența unui câmp magnetic exterior. Spontan magnetizate până la saturație. Dar bucată, cum ar fi fierul, creează câmpul magnetic din exterior. Acest lucru se datorează faptului că feromagnet împărțit în volume microscopice, fiecare dintre acestea fiind magnetizate până la saturație, dar direcțiile lor magnetizare sunt diferite, astfel încât câmpurile lor magnetice din interiorul feromagnet închis. Aceste volume numite domenii. Dimensiunea lor este mai mică de 0,1 mm.

Magnetizarea din materiale feromagnetice sunt două metode, se prelucrează și deplasarea de rotație (Fig.1). Cele mai slabe câmpuri exterioare dominate de procese de deplasare a limitelor domeniului. Deoarece momentele magnetice ale atomilor din domeniu aliniat deja paralele între ele, câmpul magnetic extern nu este nevoie să depășească mișcarea termică a atomilor, fie în paramagnetic. Un câmp suficient de slab pentru a începe să se miște. Acest lucru se datorează faptului că atomii de domeniu ale căror momente magnetice sunt orientate la un unghi ascuțit față de câmpul magnetic extern sunt în stare energetic favorabile. Ele afectează atomii de domeniu învecinate, ajutând mediu magnetic polyu.V și câmpuri puternice sunt suprapuse pe deplasarea de rotație a proceselor proceselor, rotirea simultană adică a momentelor magnetice ale atomilor la câmpul magnetic. Câmpurile magnetice ultraînaltă, momentele magnetice ale atomilor pot fi stabilite aproape paralelă cu câmpul magnetic extern. Prin urmare, dependența magnetizării și câmpul magnetic din materiale feromagnetice ale câmpului extern este neliniar (Fig. 2).

În inversarea ciclică a materialelor feromagnetice datorită existenței proceselor ireversibile grafic (H) formează o buclă așa-numitul histerezis Să magnetizat primul feromagnetic 0 -1 (Fig. 3). Acum, dacă vom reduce intensitatea câmpului magnetic, limitele domeniului în timpul mișcării de revenire întârziată de incluziuni străine și neregularități ale rețelei cristaline. Ca urmare, procesul de demagnetizare va întârzia linia 1 - Est. Pentru a demagnetiza necesitatea feromagnetic de a atașa un câmp magnetic exterior al direcției inverse, amploarea care se numește coercivitatea, HC. Creșterea intensității direcției externe inversă câmpului din nou conduce la inversarea magnetizare feromagnetică la saturație în direcția inversă (punctul 2). În relația de inversare ciclică (H) ia forma unei bucle.

Metoda experimentală de a studia magnetizării bazată pe faptul că vârful de bucle histerezis observate cu un osciloscop, se află pe curba de magnetizare inițială. O mostră a bobinei în formă de inel feromagnetic test are două rotații cu numărul N1 și N2 (fig. 4). La bobina primară alimentată cu curent de J. alternativ Apoi, în miez creează un câmp magnetic alternativ cu o putere

Pentru tensiunea de intrare „X“ a fost proporțională cu câmpul magnetic H în circuitul electric al bobinei primare includ rezistența Rx. Căderea de tensiune pe rezistorul de legea lui Ohm și este puterea curentului proporțional, în conformitate cu formula (2) H. intensitate

Pe intrarea Y a osciloscopului ar trebui să se aplice o tensiune proporțională cu inducție. Datorită fenomenului de inducție electromagnetică în bobina secundară o emf. Conform emf legii lui Faraday a bobinei secundare este proporțională cu rata de schimbare de inducție:

Pentru a obține o tensiune proporțională cu inducție, bobina secundară este conectată la o integrare RC P-celulelor.

Rezistența celulelor active Ry este selectată suficient de mare pentru a fi în măsură să neglijeze capacitatea condensatorului legea .po lui Ohm, curentul în celula de integrare va. Căderea de tensiune pe condensator este egal cu raportul dintre capacitatea de încărcare :. Substituind curent și CEM (3), integrând, obținem

Tensiunea la bornele condensatorului proporțional cu câmpul magnetic. In laborator setarea se măsoară cu ajutorul unui osciloscop: Uy = KY Y. unde Y - ordonata vertexul a buclei histerezis pe ecran, KY - coeficient osciloscop câștig. Apoi, inducția magnetică în miez poate fi determinată prin formula

1. Conectați cablul de ieșire card „Osciloscop“ cu Y conector osciloscopului; conductori conectat rezistență R la terminalul X mufa de intrare și carcasa osciloscop. Conectați conductorii de pe bord selectat rezistor de celule și un condensator la bobina secundară.

Tabelul 1 Tabelul 2.

3. Se efectuează ordonatelor buclei de măsurare ale nodurilor și intensitatea curentului de cel puțin șase ori, reducând intensitatea curentului din înfășurarea primară la zero. Rezultatele sunt scrise în tabel. 2.

4. Efectuați calcule. Se determină câmpul magnetic din formula (2) în fiecare experiment. Se determină setarea constantă. Se determină inducția câmpului magnetic pe formula B = AY. Se determină permeabilitatea magnetică conform formulei. Rezultatele sunt scrise în tabel. 2.

5. reprezentată pe intensitatea inducției B (H) și permeabilitatea magnetică a intensității câmpului magnetic m (H). Dimensiune diagramă pentru cel puțin o jumătate de pagină. Pe axele de coordonate aplică o scară uniformă. Curbele experimentale lin transporta în jur de puncte. Pentru a trage concluzii.

1.Obyasnite ferromagnets capacitatea de puternic magnetizată. De ce există o structură de domeniu?

2. Explicați caracteristica proceselor de deplasare și de rotație în timpul magnetizarea materialelor feromagnetice.

3. Desenați dependența tipică de inducție și de permeabilitate materialelor feromagnetice din câmpul magnetic extern.

4. Explicați motivul pentru histerezis în feromagneți. Definiți parametrii ciclului de histerezis - inducție reziduală și forță coercitivă.