POLITECHNIKA ŚLĄSKA

W GLIWICACH

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Studia wieczorowe.

Rok akademicki : 1997/98

Wyznaczanie temperatury Curie dla ferrytów

Grupa 2

Sekcja 8

Marszałek Krzysztof

1.WPROWADZENIE

Ferrytami są związki chemiczne typu:

(Me k+O2- )m (Fe23+O32-)n

w których Me jest metalem dwuwartościowym, np. mangan Mn, cynk Zn, magnez Mg, nikiel Ni, miedź Cu; m. i n - liczby całkowite.

Pierwsze ferryty wykonane metodą spiekania ceramicznego powstały podczas ostatniej wojny światowej. Obecnie produkuje się ferryty w postaci mas ceramicznych, a ich własności magnetyczne i elektryczne stają się coraz doskonalsze. Cechą charakterystyczną ferrytów jest ich duża oporność właściwa, co pozwala na budowę rdzeni magnetycznych o małych stratach związanych z prądami wirowymi.

Własności elektryczne większości ferrytów pozwalają na zakwalifikowanie ich do grupy półprzewodników. Własności magnetyczne zależą od momentów magnetycznych jonów i ich wzajemnego oddziaływania. Rozróżnia się trzy grupy materiałów o własnościach magnetycznych: ferromagnetyki, antyferromagnetyki i ferrimagnetyki.

W ferromagnetykach poniżej temperatury Curie momenty magnetyczne ustawiają się równolegle do siebie, a zwroty są zgodne. Powyżej temperatury Curie intensywne ruchy cieplne zaburzają to uporządkowanie i ferromagnetyk przechodzi w stan paramagnetyczny. Zależność podatności magnetycznej ferromagnetyków od temperatury w zakresie słabych pól opisuj prawo Curie:

N 2 

 =

3 k T

gdzie N - koncentracja cząsteczek.

Cechą charakterystyczną ferromagnetyków jest istnienie polaryzacji spontanicznej i krzywej histerezy magnetycznej.

W zależności od typu ferrytów obserwuje się różne rodzaje namagnesowania spontanicznego w funkcji temperatury.

Na rurze ze szkła kwarcowego nawinięto transformator. Wewnątrz umieszcza się badany, cylindryczny, rdzeń ferrytowy. W kontakcie ze rdzeniem znajduje się termopary, której drugi koniec posiada temperaturę otoczenia. Prąd płynący w uzwojeniu pierwotnym transformatora powoduje wydzielenie się ciepła i ogrzewanie rdzenia ferrytowego. Ferryt otoczony jest płaszczem izolacyjnym. Temperaturę rdzenia można określić z krzywej cechowania termopary mierząc siłę termoelektryczną miliwoltomierzem. Natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym jest funkcją przekładni transformatora., która z kolei zależy od sprzężenia magnetycznego, a więc od przenikalności magnetycznej rdzenia. Po osiągnięciu temperatury Curie następuje gwałtowny spadek przenikalności magnetycznej rdzenia ferrytowego i natężenie prądów w uzwojeniu wtórnym gwałtownie spada.

2.PRZEBIEG ĆWICZENIA

1.Łaczymy obwód według schematu:

2. Kontrolujemy prawidłowość ustawienia mierników. Plamki świetlne sprowadzamy do położenia zerowego.

3. Ustalamy napięcie zasilania na około 52V.

3. Notujemy wskazania mierników w odstępach czasowych 1 min.

4. Rysujemy wykres cechowania termoogniwa na podstawie poniższej tabeli:

 [mV]	T [K]	 mV]	T [K]
3.46	373	6.36	443
3.87	383	6.77	453
4.29	393	7.19	463
4.70	403	7.60	473
5.12	413	8.01	483
5.53	423	8.43	493
5.94	433

6. Rysujemy wykres zależności natężenia prądu od temperatury rdzenia ferrytowego.

6. Określamy temperaturę Curie i oceniamy błędy pomiarowe.

L.p	t [min]	i [ A]	 [mV]
1	0	7,9	1,1
2	1	8,0	1,4
3	2	8,1	1,7
4	3	8,2	2,0
5	4	8,2	2,3
6	5	8,2	2,6
7	6	8,3	2,9
8	7	8,3	3,2
9	8	8,2	3,3
10	9	8,2	3,6
11	10	8,0	3,8
12	11	7,5	4,0
13	12	6,7	4,1
14	13	5,7	4,3
15	14	4,9	4,4
16	15	4,2	4,5
17	16	3,7	4,7
18	17	3,3	4,8
19	18	2,9	4,9
20	19	2,6	5,0
21	20	2,4	5,1
22	21	2,1	5,2
23	22	1,9	5,3
24	23	1,7	5,4

Miernik	Klasa [%]	Zakres	Dokładn. odczytu
Mikroamperomierz	1	10 A	0,1 A
Miliwoltomierz	1	10mV	0,1 mV

ANALIZA BŁĘDÓW

Błąd bezwzględny analogowych mierników elektrycznych wynosi:

Klasa * Zakres

X =

100

Dokładność odczytu mikroamperomierza wynosi:

1 * 10

X = = 0,1 [A]

100

Dokładność odczytu miliwoltomierza wynosi:

1 * 10

X = = 0,1 [mV]

100

WNIOSKI

Po osiągnięciu temperatury Curie następuje gwałtowny spadek przenikalności magnetycznej rdzenia ferrytowego i natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym gwałtownie spada. Ze względu na bezwładność cieplną rdzenia spadek prądu odbiega od przewidywań teoretycznych.

Temperatura Curie odpowiada spadkowi natężenia prądu do połowy wartości maksymalnej i w naszym doświadczeniu wynosi około 405 [K]

10

---