POLITECHNIKA WROCŁAWSKA LESZEK WITCZAK

INSTYTUT FIZYKI EIT 88690

Data:06.05.98

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 58.

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie podstawowych parametrów

ferromagnetyków .

Celem ćwiczenia jest obserwacja i pomiar pętli histerezy ferromagnetycznej , wyznaczanie pola koercji , pozostałości magnetycznej oraz krzywej namagnesowania pierwotnego .

Układ pomiarowy

Rys.1.Układ pomiarowy.

1 - transformator separacyjny typ ZTS - 3

2 - autotransformator regulowany typ AR - 202

3 - stabilizator prądu typ SP - 102

4 - rezystory ( R₁ = 10 lub 8,2 [W] , R₂ = 200 [kW] )

5 - cewka (n₁ = 200 lub 250 [zw] , n₂ = 200 [zw] , l = 90 lub 94 [mm] , s = 54 [mm²])

6 - kondensator ( C = 1,5 [mF] )

7 - oscyloskop typ STD - 501 x, y

Pomiar pierwotnej krzywej namagnesowania

Próbka nr 1

Ux [V]	H [A/m]	D H [A/m]	Uy [mV]	B [mT]	D B [mT]
0,1	22,22	4,44	5	0,107	0,022
0,2	44,44	4,44	7	0,150	0,022
0,3	66,67	4,44	10	0,214	0,022
0,4	88,89	4,44	11	0,236	0,022
0,5	111,11	4,44	12	0,257	0,022

Błąd obliczyłem z DH , DB różniczki zupełnej przyjmując błąd DU równy jednej dziesiątej działki na ekranie oscyloskopu :

Rys.2 Wykres pierwotnej krzywej namagnesowania .

Próbka nr 2

Ux [V]	H [A/m]	DH [A/m]	Uy [mV]	B [mT]	DB [mT]
0,05	16,22	3,24	3	0,051	0,017
0,10	32,43	3,24	5	0,085	0,017
0,15	48,65	3,24	9	0,154	0,017
0,20	64,86	3,24	12	0,205	0,017
0,25	81,09	3,24	15	0,257	0,017
0,3	97,30	3,24	17	0,291	0,017
0,35	113,52	3,24	18	0,308	0,017

Rys.3.Wykres pierwotnej krzywej nasycenia .

4. Pomiar pozostałości magnetycznej i pola koercji .

wyznaczanie pozostałości magnetycznej

Próbka nr 1.

Uy [mV]	Br [mT]	DBr[mT]
8	0,171	0,022

Próbka nr 2.

Uy [mV]	Br [mT]	DBr[mT]
8	0,136	0,017

b.)wyznaczanie pola koercji

Próbka nr 1

Ux [V]

H [A/m]

DH[A/m]

0,1

22,22

4,44

Próbka nr 2

Ux [V]

H [A/m]

DH[A/m]

0,12

38,93

3,24

Pomiar względnej przenikalności magnetycznej ośrodka

W celu obliczenia względnej przenikalności magnetycznej korzystam ze wzoru:

, gdzie m₀ względna przenikalność magnetyczna próżni .

Próbka nr 1

H [A/m]	DH [A/m]	B [mT]	DB [mT]	m	Dm
22,22	4,44	0,107	0,022	0,38	0,16
44,44	4,44	0,150	0,022	0,27	0,07
66,67	4,44	0,214	0,022	0,26	0,04
88,89	4,44	0,236	0,022	0,21	0,02
111,11	4,44	0,257	0,022	0,18	0,02

Jednostką względnej przenikalności magnetycznej jest [V*s/A*m] .

Błąd obliczam z różniczki zupełnej :

Rys.4. Wykres zależności m₀ =f(H)

Próbka nr 2

H [A/m]	DH [A/m]	B [mT]	DB [mT]	m	Dm
16,22	3,24	0,051	0,017	0,250	0,09
32,43	3,24	0,085	0,017	0,208	0,05
48,65	3,24	0,154	0,017	0,252	0,04
64,86	3,24	0,205	0,017	0,252	0,03
81,09	3,24	0,257	0,017	0,252	0,03
97,30	3,24	0,291	0,017	0,238	0,02
113,52	3,24	0,308	0,017	0,216	0,02

Rys.5. Wykres zależności m₀ =f(H)

Wykres krzywej histerezy .

Próbka nr 1

Próbka nr 2

7.Wnioski .

Wyniki pomiarów są obarczone dużym błędem, gdyż były one odczytywane bezpośrednio z oscyloskopu szczególnie dla małych wielkości , ponieważ pierwsza działka na oscyloskopie była zdrapana . Poza tym pomiary dla drugiej próbki toroidu są obarczone dodatkowym błędem wynikającym z niedokładnego ustawienia zera w oscyloskopie ( co dokładnie można odczytać z wykresu zależności B = f (H) ) . Pomiar względnej przenikalności magnetycznej ośrodka jest obarczony zbyt dużym błędem , aby móc go w jakikolwiek sposób interpretować . Z wykresów można wnioskować, że próbka numer 2 jest bardziej magnetycznie twardsza od próbki 1. Zjawisko histerezy wykorzystuje się do budowy magnesów stałych.

Ferromagnetyki mają bardzo duże znaczenie, są wykorzystywane jako nośnik informacji w dyskach twardych, kasetach magnetofonowych, to z nich wyrabiane są wirniki silników, prądnic .Spotyka się mierniki o ustrojach fer­romagnetycznych. Ferromagnetykami są żelazo, nikiel, gadolin, kobalt.

---