Laboratorium Inżynierii Materiałowej
Ćwiczenie nr 2
102 TDZ
Imię i nazwisko:
Data wykonania ćwiczenia: 12.01.2013

1. Cel ćwiczenia

Poznanie parametrów charakteryzujących materiały magnetyczne oraz sposoby ich pomiaru.

1. Wykaz aparatury

• Oscyloskop

• Transformator

1. Program ćwiczenia

   1. Ferromagnetyzm.

      Ferromagnetyki – substancje charakteryzujące się tzw. efektem ferromagnetycznym tzn., w których w wyniku polaryzacji zachodzi równoległe ustawianie się dipoli. Ferromagnetyk może nie wytwarzać zewnętrznego pola magnetycznego, lecz pod jego wpływem może stać się magnesem.

      Zjawisko histerezy – zmiany indukcji magnetycznej pod wpływem zmian natężenia zewnętrznego pola magnetycznego. Wyróżniamy materiały magnetyczne miękkie (które łatwo lecz nietrwale się magnesują) i materiały magnetyczne twarde (które magnesują się w sposób trwały lecz pod wypływem dużego wydatku energetycznego)

      Pętla histerezy – jest to zjawisko histerezy przedstawione bezpośrednio na ekranie oscyloskopu. Najważniejszymi odcinkami pętli histerezy są:

• dla materiałów miękkich - pierwotne magnesowanie

• dla materiałów twardych - odmagnesowanie

  Temperatura Curie – jeden ze sposobów rozmagnesowania materiału, polegający na podgrzaniu próbki do takiej temperatury, w której nasza próbka przestaje być ferromagnetykiem (zanika namagnesowanie). Łatwiejszym sposobem rozmagnesowania próbki jest jej namagnesowanie w przemiennym polu magnetycznym, a następnie magnesowanie w coraz mniejszej amplitudzie.

  Krzywe Lissajous- krzywe matematyczne opisujące drgania harmoniczne, opisane przez równania: x(t)=Asin(at + δ), y(t)=Bsin(bt).

  1. Schemat układu pomiarowego

.

Rys.1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania pętli histerezy metodą oscyloskopową

1. Przekrój poprzeczny rdzenia cewki

   

2. Pętle histerezy i obliczenia dla poszczególnych materiałów

• Rdzeń proszkowy

Hs[mV]	Bs[mV]	Br[mV]	Hc[mV]	d1[mm]	d2[mm]	e[mm]	rśr[mm]	z1	z2
2500	22	5	250	20	12	10	8	105	105

$$H = \frac{z_{1}}{R_{1}l_{sr}} \bullet \ U_{1} = \ \frac{105}{1,9 \bullet \ 2\pi r} \bullet 2,5 = \ \frac{262,5}{1,9 \bullet 2 \bullet 3,14 \bullet 8 \bullet 10^{- 3}} = \ \frac{262,5}{95,456 \bullet 10^{- 3}} = 2,75 \bullet 10^{3}\ \left\lbrack \frac{A}{m} \right\rbrack$$

$$B = \frac{R_{2}C}{z_{2}S_{r}} = \frac{75 \bullet 10^{3} \bullet 2,2 \bullet 10^{- 6}}{105 \bullet 80 \bullet 10^{- 6}} \bullet 0,022 = \frac{3,63 \bullet 10^{- 3}}{8,4 \bullet 10^{- 3}} = 0,432\left\lbrack T \right\rbrack$$

$$\mu^{*} = \frac{B_{S}}{\mu_{0}H_{S}} = \frac{2,2 \bullet 10^{- 2}}{4\pi \bullet 10^{- 7} \bullet 2,5} = \frac{2,2 \bullet 10^{- 2}}{31,4 \bullet 10^{- 7}} = 7,01 \bullet 10^{3}$$

• Stal

Hs[mV]	Bs[mV]	Br[mV]	Hc[mV]	d1[mm]	d2[mm]	e[mm]	rśr[mm]	z1	z2
85	38	35	90	30	20	15	12,5	84	84

$$H = \frac{z_{1}}{R_{1}l_{sr}} \bullet U_{1} = \frac{84}{1,9 \bullet 2\text{πr}} \bullet 0,085 = \frac{7,14}{1,9 \bullet 2 \bullet 3,14 \bullet 12,5 \bullet 10^{- 3}} = \frac{7,14}{149,15 \bullet 10^{- 3}} = 47,9\left\lbrack \frac{A}{m} \right\rbrack$$

$$B = \frac{R_{2}C}{z_{2}S_{r}} = \frac{75 \bullet 10^{3} \bullet 2,2 \bullet 10^{- 6}}{84 \bullet 150 \bullet 10^{- 6}} \bullet 0,038 = \frac{6,27 \bullet 10^{- 3}}{12,6 \bullet 10^{- 3}} = 0,5\left\lbrack T \right\rbrack$$

$$\mu^{*} = \frac{B_{S}}{\mu_{0}H_{S}} = \frac{3,8 \bullet 10^{- 2}}{4\pi \bullet 10^{- 7} \bullet 0,085} = \frac{3,8 \bullet 10^{- 2}}{1,07 \bullet 10^{- 7}} = 355 \bullet 10^{3}$$

• Permaloj

Hs[mV]	Bs[mV]	Br[mV]	Hc[mV]	d1[mm]	d2[mm]	e[mm]	rśr[mm]	z1	z2
600	55	52	120	38	30	5	17	260	260

$$H = \frac{z_{1}}{R_{1}l_{sr}} \bullet U_{1} = \frac{260}{1,9 \bullet 2\text{πr}} \bullet 0,6 = \frac{156}{1,9 \bullet 2 \bullet 3,14 \bullet 17 \bullet 10^{- 3}} = \frac{156}{202,844 \bullet 10^{- 3}} = 769\left\lbrack \frac{A}{m} \right\rbrack$$

$$B = \frac{R_{2}C}{z_{2}S_{r}} = \frac{75 \bullet 10^{3} \bullet 2,2 \bullet 10^{- 6}}{260 \bullet 40 \bullet 10^{- 6}} \bullet 0,055 = \frac{4,125 \bullet 10^{- 3}}{10,4 \bullet 10^{- 3}} = 0,396\left\lbrack T \right\rbrack$$

$$\mu^{*} = \frac{B_{S}}{\mu_{0}H_{S}} = \frac{5,5 \bullet 10^{- 2}}{4\pi \bullet 10^{- 7} \bullet 0,6} = \frac{5,5 \bullet 10^{- 2}}{7,536 \bullet 10^{- 7}} = 72,9 \bullet 10^{3}$$

• Ferryt F-860

Hs[mV]	Bs[mV]	Br[mV]	Hc[mV]	d1[mm]	d2[mm]	e[mm]	rśr[mm]	z1	z2
180	8	6	75	25	15	10	10	60	60

$$H = \frac{z_{1}}{R_{1}l_{sr}} \bullet U_{1} = \frac{60}{1,9 \bullet 2\text{πr}} \bullet 0,18 = \frac{10,8}{1,9 \bullet 2 \bullet 3,14 \bullet 10 \bullet 10^{- 3}} = \frac{10,8}{119,32 \bullet 10^{- 3}} = 90,5\left\lbrack \frac{A}{m} \right\rbrack$$

$$B = \frac{R_{2}C}{z_{2}S_{r}} = \frac{75 \bullet 10^{3} \bullet 2,2 \bullet 10^{- 6}}{60 \bullet 100 \bullet 10^{- 6}} \bullet 0,008 = \frac{1,32 \bullet 10^{- 3}}{6 \bullet 10^{- 3}} = 0,22\left\lbrack T \right\rbrack$$

$$\mu^{*} = \frac{B_{S}}{\mu_{0}H_{S}} = \frac{8 \bullet 10^{- 3}}{4\pi \bullet 10^{- 7} \bullet 0,18} = \frac{8 \bullet 10^{- 3}}{2,2608 \bullet 10^{- 7}} = 35,4 \bullet 10^{3}$$

1. Wnioski

Podsumowując nasze badania możemy stwierdzić, że wartości natężeń pola i indukcji w rdzeniu są różne dla każdej próbki i są zależne one od materiałów, z jakich zostały wykonane rdzenie. Również graniczne pętle histerezy są różne dla każdego materiału.