27837

Wyznacznie pętli histerezy terroniagnetyków za pomocą halotronu.

W pięciu pierwiasifcach (Fe. Co. Ni. Gd. Dy) oraz w wielu związkach i stopach tych a także innych pierwiastków występuje szczególny efekt pozwałający uzyskać duży stopień magnetycznego uporządkowania W ty;h metalach i związkach, zwanych ferromagnetykami. występuje specjalna postać oddziaływania zwana oddziaływaniem wymiennym, które sprzęga ze sobą momenty magnetyczne atomów w s p os ób s zty w no-równoległy- Zjawisko to występuje tylko poniżej pewnej temperatury Curie. Powyżej temp. Curie s przęganie wymienne zanika i ciało staje s ię paramagnetykiem.

Obecnos'ć ferro magnetyk a bardzo silnie wpływa na parametry pola magnetycznego. Rozważmy ferromagnetyk w kształcie piers'cienia z nawiniętą nań cewką toroidałną. Kiedy przez cewkę niezawierającą rdzenia magnetycznego płynie prąd o natężeniu i*. wewnątrz niej powstaje pole magnetyczne o indukcji B:

Bi “    (1)

W powyższym wzorze n oznacza liczbę zwojów przypadających na jednostkę długości troidu . j*. -przenikalnosć magnetyczną próżni. Po wprowadzeniu do troidu rdzenia indukcja osiąga wartość B. która jest wielokrotnie większa od. Powodem wzrostu jest indukcji jest porządkowanie s ię 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.+Bai    (2)

gdzie Bm oznacza indukcję magnetyczną pochodzącą od rdzenia Indukcję B we wnętrzu rerromagnetyka można wyrazić następująco:

B=Mł*.nu    (3)

^ jest bezwymiarową wartos'cią zwaną przenikalnos'cią magnetyczną os'rodka. określającą ile razy B jest większe od B. ZaJeżnos'ć indukcji B od prądu magnesującego nie jest liniowa ponieważ w przypadku ferro magnetyk ów s ilnie zależy od natężenia prądu magnes ujące go:

H = un(4)

Dla małych wartos'ci pola magnetycznego indukcja wzrasta głównie dzięki zwiększaniu stopnia uporządkowania dipoli magneycznych - decydującym o przyros'cie B wyrazem w równaniu (2) jest Bm. Po osiągnięciu nasycenia wartos'ćBmsię ustała. natomiastB. cały czas wzrasta liniowo.

Przedstawiany tutaj mechanizm dotyczy próbki która w stanie początkowym była rozmagnesowana Obrazem graficzrym tego procesu jest tzw. Krzywa pierwotnego magnesowania, inaczej krzywa dziewicza na wykres ie Bł(H).

Dipol magnetyczne w ferromagnetyk ach występują w postaci domen. Po osiągnięciu maksymalnego uporządkowania pomiędzy domenami pojawiają się 5iły sprzęgające, co prowadzi do zachowania uporządkowania nawet po odjęcu pola zewnętrznego. Wartos'ć namagnesowania przy zerowym polu zewnętrznym nazywamy pozostałością magnetyczną lub namagnesowaniem spontanicznym.

Aby zlikwidować to namagnesowanie musimy przyłożyć pole zewnętrzne o przeciwnym kierunku i o wartos'ci zwanej polem koercji.

W tym momencie namagnesowanie jest równe zeru. Oałszy wzrost pola w ym sanyrn kierunku prowadzi do odwrócenia domen i powtórzenia procesu porządkowania w przeciwnym kierunku. Pełny przebieg zależnos'ci indukcji od natężenia pola magnetycznego nos i nazwę pętli histerezy.

W celu zmierzenia indukcji magnetycznej używamy pierś'cienia żelaznego, w któiym wycięta jest wąs ka s 2czelina prostopadła do linii indukcji. Indukcja w wąskiej szczelinie mało różni s ię od wartości we wnętrzu frro magnetyk a.

Pomiaru indukcji w szczelinie dokonujemy za pomocą halotronu. Podstawą działania halotronu jest2jawisko Halla. polegające na powstawaniu różnicy potencjałów V₍ między dwoma punktami cienkiej płatki półprzewodnika lub przewodnika w wyniku wzajemnego oddziaływania pola magnetycznego i prądu elektrycznego.

Różnica potencjałów V_t jest proporcjonalna zarówno do ptynącego prądu jak i do indukcji magnetycznej ora2 2ależy od rodzaju materiału i wymiarów halotronu:

V„=_Yi«B (5)

Współczynnik zwany czułoś'cią halotronu. okres'lony jest przez indywidualne własnos'ci przyrządu. Gdy znana jest czułos'ć pomiar indukcji magnetycznej sprowadź a się do zmierzenia napięcia HaJla ora2 prądu halotronu i wykorzystania równania(5).

1