Mateusz 98.12.15

Ferlas IMAa

Wyznaczanie zależności podatności magnetycznej i energii przemagnesowania żelaza od natężenia pola magnetycznego.

Podatność magnetyczna k jest związana z przenikalnością magnetyczną względną μ_r zależnością μ_r=1+k, natomiast przenikalność magnetyczna jest to wielkość fizyczna charakteryzująca zdolność ośrodka materialnego do zmian indukcji magnetycznej B pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego o natężeniu H:

; gdzie μ₀ to przenikalność magnetyczna próżni równa . Dlatego żeby wyznaczyć wartość podatności magnetycznej trzeba znaleźć wartość indukcji magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H. Pomiary wykazują, że dla ciał ferromagnetycznych związek pomiędzy indukcją magnetyczną B a natężeniem pola magnetycznego zewnętrznego H jest bardziej skomplikowany niż w ciałach dia- i paramagnetycznych. Wiąże się to z określoną strukturą krystaliczną i z silnymi polami sił wewnętrznych istniejących w ferromagnetykach. W ciałach tych atomy o takiej samej orientacji magnetycznej sprzęgają się ze sobą tworząc obszary zwane domenami. W normalnych warunkach orientacje poszczególnych domen magnetycznych mają różnorodne i przypadkowe kierunki w przestrzeni, tak, że wypadkowy moment magnetyczny całego ferromagnetyka jest równy zeru. Jednakże po umieszczeniu materiału ferromagnetycznego w zewnętrznym polu magnetycznym następuje powiększenie się obszaru tych domen, których moment magnetyczny ma kierunek najbardziej zbliżony do kierunku pola zewnętrznego kosztem domen sąsiednich. W wyniku tego wewnątrz ferromagnetyka zostaje wytworzone pole magnetyczne.

Odpowiednią zależność trudno przedstawić prostym wzorem, gdyż zależność między H i B nie jest jednoznaczna. Przedstawia się ją w postaci wykresu, który ma postać tzw. Pętli histerezy.

Początkowa wartość μ dla żelaza wynosi około 400, maksymalna około 2500. Obecnie uzyskuje się materiały ferromagnetyczne, których wartość μ, koercja i pozostałość magnetyczna mieszczą się w bardzo szerokich granicach.

Tabela pomiarowa

H obliczam ze wzoru , gdzie

N₁=400 - liczba zwojów uzwojenia pierwszego, L=80mm =- długość rdzenia

-indukcję magnetyczną obliczam ze wzoru:

, gdzie:

U - amplituda napięcia między okładkami kondensatora,

R_z - rezystancja dugiego opornika ,

C - pojemność kondensatora ,

N₂ - liczba zwojów drugiego uzwojenia transformatora N₂=2230

S - przekrój rdzenia

amplitudę napięcia między okładkami kondensatora obliczam ze wzoru:

podatność magnetyczną rdzenia obliczam ze wzoru:,gdzie

μ₀-przenikalność magnetyczna próżni

Z proporcji , gdzie oznacza energię odpowiadającą powierzchni prostokąta w której wpisana jest pętla histerezy

Wnioski:

Krzywa zależności B od H przybrała postać fragmentu krzywej histerezy. Jest ona niedokładna ponieważ nie zdołaliśmy dokonać wszystkich pomiarów z przyczyny nie zależnej od nas - brak prądu w sieci.

---