27819

Nr 0.-picz 208	Data 10.03.97	'Wydział Semestr I		Grupa. I Elektryczny	-3
ostateczna			Przygotowanie	'Wykonanie	Opracowanie	Ocena

Temat: „ Wyznaczenie pętli histerezy ferro magnet '/<óvt zapomocą hato tronu”

Wstęp teoretyczny

W pięciu pierwiastkach (Fe. Co. Ni. Gd. Dy) ora2 w wielu związkach i stopach tych a także innych pierwiastków wstępuje szczególny efekt pozwalający uzyskać duży stopień magnetycznego uporządkowania. W tych metalach i związkach, zwanych te rr om ag nety kami. występuje s pecjaln a postać oddziaływania, zwana oddziaływaniem wymiennym, które sprzęga ze sobą momeny magnetyczne atomów w sposób sztywno-rów no legły. Zjawisko to występuje tylko poniżej pewnej temperatuiy Curie. Powyżej temp. Curie s przęganie wymienne zanika i ciało staje s ię paramagnetykiem.

O be cnos'ć ferro magnetyk a bardzo silnie wpływa na parametry pola magnetycznego. Rozważmy ferro magnetyk w kształcie piers'cienia z nawiniętą nań cewką toroidaJną. Kiedy przez cewkę nie zawierającą rdzenia magnetycznego płynie prąd o natężeniu i„. wewnątrz niej powstaje pole magnetyczne o indukcji B,:

B.= y_tn i„ (1)

W powyższym wzorze n oznacza liczbę zwojów przypadających na jednostkę długos'ci toroidu . y, - przenikalnos'ć magnetyczną próżni. Po wprowadzeniu do toroidu rdzenia indukcja osiąga wartceć B. która jest wielokrotnie większa od. Powodem wzrostu jest indukcji jest porządkowanie się elementarnych dipoli atomowych w rdzeniu i wytwarzanie własnego pola magnetycznego, które dodaje się do pola wewnętrznego. Wobec powyższego całkowitą indukcję możemy wyrazić w postaci:

B=B.+ B_m (2)

gdzie Bu oznacza indukcję magnetyczną pochodzącą od rdzenia Indukcję B we wnętrzu ferromagnety^a można wyrazić następująco:

(3)

y jest bezwymiarową wart os'cią zwaną prz enikaJ nos'cią magnetyczną os'rodka określającą ile razy B jestwiększe od B,. ZaJeżnos'ć indukcji B od prądu magnesującego nie jest liniowa, ponieważ w przypadku ferromagnetyków silnie zależy od natężenia prądu magnesującego:

H = i„ n(4)

Dla małych wartości pola magnetycznego indukcja wzrasta głównie dzięki zwiększaniu stopnia uporządkowania dipoli magnetycznych - decydującym o przyroście B wyrazem w równaniu (2)jestB_M. Po osiągnięciu nasycenia wartos'ć B_Msię ustala, natomiast B, caty czas wzrasta liniowo.

Przedstawiany tutaj mechanizm dotyczy próbki która w stanie początkowym była rozmagnesowana. Obrazem graficznym tego proces u jesttzw. Krzywa pierwotnego magnes owania, inaczej krzyw a dziew icza na wykres ie Ba^H).

Dipol magnetyczne w ferromagnetykach wytępują w postaci domen. Po osiągnięciu maksymalnego uporządkowania pomiędzy domenami pojawiają s ię s iły s przęgające, co prowadzi do zachowania uporządkowania nawet po odjęcu poła zewnętrznego. Wartos'ć namagnesowania przy zerowym polu zewnętrznym nazywamy pozostałością magnetyczną lub namagnesowaniem spontanicznym.

Aby zlikwidować to namagnesowanie musimy prz^ożyć pole zewnętrzne o przeciwnym kierunku i o wajtos'ci zwanej polem koercji. W tym momencie namagnesowanie jest równe zeru. Dalszy wzrost pola w tym samym kierunku prowadzi do odwrócenia domen i powtórzenia procesu porządkowania w przeciwnym kierunku. Pełny przebieg zależ nos'ci indukcji od natężenia pola magnetycznego nosi nazwę pętli histerezy.

W celu zmierzenia indukcji magnetycznej używamy pierś'cieni a żelaznego, w którym wycięta jest wąska szczelina prostopadła do linii indukcji. Indukcja w wąskiej szczelinie mało różni się od warto$'ci we wnętrzu ferromagnetyka

Pomiaru indukcji w szczelinie dokonujemy za pomocą hallotronu Podstawą działania hallotronu jest zjawę ko HaJla, polegające na powstawaniu różnicy potencjałów Vi między dwoma punktami cienkiej płytki półprzewodnika lub przewodnika w wyniku wzajemnego oddziaływania pola magnetycznego i prądu elektrycznego.