WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

LABORATORIUM FIZYCZNE

Grupa szkoleniowa C-12 Podgr. 2

_______________

stopień i nazwisko

prowadzącego ćwicz.

st.szer.pchor. Jarosław Kowalewski

(stopień, imię i nazwisko słuchacza) _____________

ocena przygotowania

do ćwiczenia

__________________

ocena końcowa

SPRAWOZDANIE

Z

PRACY LABORATORYJNEJ Nr 22

Pomiar pętli histerezy magnetycznej

(temat pracy)

CEL :

Poznanie metody oscylograficznej pomiaru pętli histerezy i zbadanie kształtu pętli w zależności

od wartości prądu magnesującego.

OPIS TEORETYCZNY :

W strukturze ciał stałych istnieją trwałe momenty magnetyczne, które pod wpływem zewnętrznego pola o natężeniu H ulegają uporządkowaniu. Zjawisko to nazywa się polaryzacją magnetyczną lub namagnesowaniem. Miarą spolaryzowania ciała jest wektor polaryzacji magnetycznej I .

Polaryzacja magnetyczna ciała zależy od natężenia pola magnetycznego w następujący sposób :

_{→ → →}

I = μ_o(μ_w - 1) H = μ_o ℵ H

Wartość wektora polaryzacji wiąże się z wartością wektora indukcji magnetycznej w próbce wg zależności

_{→ → → → →}

B = μ_o H + I , a po podstawieniu otrzymujemy B = μ_w μ_o H

W zależności od względnej przenikalności magnetycznej μ_w ciała dzielimy na :

- diamagnetyki - μ_w nieznacznie mniejsze od jednego

- paramagnetyki - μ_w nieznacznie większe od jednego

- ferromagnetyki - μ_w znacznie większe od jednego

Dla ciał paramagnetycznych polaryzacja (namagnesowanie) w nieobecności pola magnetycznego jest zerowa.

W ferromagnetykach, w pewnym przedziale temperatur występuje polaryzacja spontaniczna

_{→ → → → → →}

( H=0 i I=0) i zależność wyrażona liniowo równaniami B = μ_w μ_o H i I = μ_o(μ_w - 1) H jest silnie nieliniowa. Przenikalność magnetyczna tych materiałów osiąga duże wartości i jest silnie zależna od natężenia pola magnetycznego.

W ferromagnetykach momenty magnetyczne sąsiednich atomów na skutek tzw. spontanicznego namagnesowania ustawiają się równolegle wzdłuż jednego kierunku, tworząc obszar zwany domeną.

W ciele stałym tworzy się wiele domen o różnych kierunkach tak, że energia wewnętrzna jest minimalna. W wyniku stopniowego magnesowania ferromagnetyków wzrastającym polem magnetycznym zmienia się konfiguracja domen. Magnesowanie odbywa się od stanu całkowitego rozmagnesowania , poprzez namagnesowanie w jednym kierunku, ale różnym od kierunku pola, aż do namagnesowania do nasycenia, kiedy kierunek domen jest zgodny z kierunkiem pola.

Rzeczywistą krzywą magnesowania wyznacza się przez równoczesny pomiar indukcji magnetycznej i natężenia pola wewnątrz ferromagnetyku. Kształt krzywej magnesowania zależy od wielu czynników m.in. kierunku zmienności pola. Zwykle rozpoczyna się to od momentu, gdy H=0 i B=0. Krzywa rozpoczynająca się w początku układu odpowiadająca monotonicznemu wzrostowi H podczas pierwszego magnesowania nazywa się krzywą pierwotnego magnesowania. Maleniu H począwszy od dowolnej wartości

H_max do zera odpowiada inna krzywa. Pełne przemagnesowanie czyli zmiana natężenia od H_max do -H_max i z powrotem odbywa się wzdłuż krzywej zamkniętej zwanej pętlą histerezy (nie pokrywa się ona z krzywą pierwotnego magnesowania.

Dla małych pól magnetycznych pętla histerezy ma kształt soczewki, dla większych H jej kształt zmienia się.

Współrzędne punktów przecięcia granicznej pętli histerezy z osiami układu są punktami charakterystycznymi: koercją (dla B=0) i pozostałością magnetyczną (H=0).

Pole objęte krzywą magnesowania jest równe wydatkowi energii podczas pełnego, powolnego przemagnesowania jednostki objętości ferromagnetyku. Energia ta wydziela się jako ciepło.

Do pomiaru pętli histerezy magnetycznej służy metoda oscylograficzna. Aby dokonać pomiaru należy doprowadzić do płytek odchylenia poziomego sygnał proporcjonalny do H, a do płytek odchylenia pionowego sygnał proporcjonalny do B.

Podstawowym elementem układu pomiarowgo jest próbka materiału uformowana w kształcie pierścienia o przekroju prostokątnym.

Po podłączeniu zasilania U=U_m sin(ωt) w uzwojeniu pierwotnym popłynie prąd I = I_m sin(ωt+ϕ) ,

Z prawa Ampera wiadomo, że

Jeśli konturem całkowania jest okrąg (współosiowy pierścień ) to

( I - prąd cewki pierwotnej ) , stąd

( r - średnia średnica pierścienia ) i jeżeli przyjąć

Wyszukiwarka