Цел: да се изследва магнитните свойства на ferrimagnet, измерване на параметрите на хистерезисната крива (Н) феритни с осцилоскоп.

Устройства и аксесоари: лабораторен модел, осцилоскоп GMS-20, с ниска честота генератор GAG-810.

Ферити са група от силно магнитни вещества с подчертано магнитни свойства. Чрез магнитен се разбира способността на дадено вещество да придобие магнитен момент т. Е. магнетизирани когато е подложен на магнитно поле. Магнитни свойства на материя, характеризираща магнитна възприемчивост:

Когато J - намагнитване вектор в интензитета H. на магнитно поле който е магнитния момент на единица обем V физически малки вещества:

В експресия (2) # 931; PI - векторната сума на магнитните моменти на атомите (молекули) в обем V.

От стойността на магнитна възприемчивост # 967; вещества са разделени на групи. Магнитна възприемчивост феро - и феримагнитни материали се различават големи стойности (до 106) и линейно зависим от напрегнатост на магнитното поле Н и температурата. Тези високи стойности # 967; се дължи на спонтанен намагнитване на тези материали, т.е.. д. спонтанно подреждане на елементарните магнитни моменти за формиране на получената магнитен момент дори и при липса на външно магнитно поле.

При използване, както и редки земни елементи като феромагнитни материали. Ферити (и други магнитни оксиди) - Ferrimagnets (метални ferromagnets). Те са съединения от тип МеО · Fe2O3, където Me - катион на двувалентни метали Mn, Ni, Cu, Mg, Co, Zn, Cd, Fe. За разлика от феромагнитни ферити имат висока електрическа съпротива, което дава възможност за значително по-малки загубите от вихрови токове и да ги използват при високи честоти.

Феро - и образуват група с магнитно феримагнитни вещества. Спонтанно магнитно състояние на материята поради електростатичен (Кулон) взаимодействие атома електрони. Тази реакция е качествен характер, тя е свързана с обмен на електрони между атоми и следователно се нарича обмен. Exchange сили се ориентират магнитните моменти на електроните в успоредни един на друг. Резултатът е една малка част от спонтанната намагнитване - домейни. всеки от които е при температури под точката на Кюри се магнетизирани до насищане. При липса на външно магнитно поле, феромагнитен - феромагнетичната и обикновено размагнити, тъй като посоката на магнетизация на отделните домени са различни и общата магнитния момент е нула.

При появата и увеличението на външно магнитно поле граници между преминаването на домени, увеличаване на обема на домени чиито намагнитване вектор вече съвпада с вектор Н външното поле (малък ъгъл) и намалява обема на домените в която вектор намагнитване е по-малко съвпада с вектор Н външното поле (тъп ъгъл). С достатъчно голямо поле на "неблагоприятни" домейни да изчезнат напълно. След това започва да се променя посоката на магнитния момент в рамките на домейн, и най-накрая, в силна поле моменти на всички домейни, разположени успоредно на полето: ferrimagnet (и феромагнитен) се намагнитват до насищане.

ferrimagnets разлика ferromagnets е както следва. феромагнитен обмен Взаимодействието води до тяхната собствена подредени ориентация (въртене) на магнитните моменти на атомите (директен обмен). ferrimagnets Металните катиони магнитно отделят големи диаметър кислородни аниони. Тъй като вероятността за електронен обмен между катиони бързо намалява с разстоянието, а разстоянието между тях е голяма, след това в зависимост от модела NeÂel съществуват катиони между взаимодействията обмен чрез кислородни йони в възбудено състояние (индиректен обмен). NeÂel предложен това феромагнетичната структура, състояща се от магнитни sublattices множествена (два или повече). В индиректен обмен води до антипаралелен ориентация на магнитните моменти на йоните съответните sublattices. Получената магнитния момент е вектор сума на sublattice магнитните моменти на частично и може да бъде нула (antiferromagnetic материал), или различна от нула (в домен) в ferrimagnets.

Магнитна индукция induktsiyaV състои от магнит # 956; 0h. произведена от намагнетизиране намотка с ток, и индукцията създаден от намагнитване на магнита:

където # 956; 0 = 4π · 10-7 Н / м - магнитна константа, # 956; = 1+ # 967; - магнитна проницаемост материал. На магнитната проницаемост на материала в # 956; показва колко пъти на магнитната индукция в магнитния материал, отколкото във вакуум.

Стойността на индукция B в ферит (като феромагнит) зависи не само от стойността на Н. но от предишното състояние на намагнитване индукционни зад промяната на напрежение. Това явление се нарича магнитен хистерезис. Крива Б (Н) за цикличен обръщането се нарича хистерезис линия (фиг. 1).

Има пълно или пределната (линия 1 на фигура 1) и частни (линия 2 на фиг. 1) на намагнитване обръщащи цикли. Линията, свързваща връх частен симетричен хистерезисната крива се нарича първичен крива индукция (крива 3 на фиг. 1).

За пълния цикъл ферит remagnetized до насищане (от BS да -VS), и стойността на В варира под пълното (външен) линия. BR - остатъчна индукция, HC - принудителният (стойност напрежение, премахва остатъчната индукция).

За частен цикъл изисква силата на външното поле не достигна стойността ХС. Тези цикли могат да бъдат получени за множество различни максимална Н.

Когато намагнитването на магнитния материал на всяка работа е свършена. За магнитен материал с хистерезис време на всеки цикъл на намагнитване обръщане в магнитния материал за единица обем на инжектира енергия, равна на площта на хистерезисна крива. Тази енергия се превръща в топлина, която трябва да се вземат предвид при изчисляване на електрически устройства, AC, съдържащи магнити с хистерезис.

Описание на лабораторно настройка

За измерване на хистерезисна крива параметри (Н) ферит с осцилоскоп използва лабораторна апаратура, схематично на който е показан на фиг. 2.

Фиг. 2 цифри посочени: 1 - пръстеновидната сърцевина на изследвано ферит с две намотки, 2 - резистор в първичната намотка верига, 3 - RC-верига на вторичната намотка верига, 4 - лабораторен модел, 5 - осцилоскоп GMS-20, 6 - ниска честота осцилатор GAG-810.

Анализирани ядро ​​- мек магнитен манган-цинков ферит M1500NM1 марка, който е твърд разтвор на манган ферит (MnOFe2O3) и цинков ферит (ZnOFe2O3). Температурата на Кюри (Neel), съответстваща на температурата на преход на парамагнитен състояние е # 952; K = 200 ° С

Ядрото е оформен като правоъгълен пръстен K20h12h6 (външен диаметър - 20 mm, вътрешен - 12 mm, височина - 6 мм), ефективната дължина на магнитната линия L = 0,05 м, ефективната площ на напречното сечение S = 24 х 10-6 m2 ,

Експонация елементи параметри: R 1 = 100 ома, R2 = 105 ома, и С = 6,10 F, броят на първичните намотки (N 1) и вторичното (N 2) намотки: N 1 = N 2 = 250.

През анализирания сърцевината са навити две намотки (бобини) съседен на него и един до друг. В този случай може да се предположи, че всички линии индукционни създадена от намотка, и втори на крайния продукт.

Първичната намотка е свързан към генератор на синусоидално напрежение. Интензитетът на Н на намагнетизиране сила на полето [A / m] на първичната намотка е пропорционално на тока в него:

Когато I1 [A] - първичен ток.

В първичната намотка комутиране резистор R1, който се отстранява с напрежението U 1 и е въведен в осцилоскоп хоризонтална усилвател деформация.

И обозначаващ чрез разделяне А проценти осцилоскоп X ос измерение V / mm, ние получаваме израз за Н на намагнетизиране сила на полето [A / m]

Ан Когато Kx = 1 / R 1L [A / mm · m], X [mm] - координатната по X оста на екран осцилоскоп по отношение на (място лъч при липса на сигнал) на сканиране.

Напрежение U 2 [B] индуцирано на вторичната намотка е равен на:

Когато В [Т] - магнитната индукция в ферит.

По този начин, магнитната индукция е пропорционална на интеграла на U 2. Напрежението се прилага като интегратор RC-верига, по време константа, която е много по-голям от периода на входния сигнал.

Напрежението върху съда чрез тока изрази, както следва:

Тъй като хипотеза интеграция R2 >> 1 / # 969 С. и тока се определя от резистор R2, на UC е:

По този начин, магнитната индукция може да се изрази както следва:

Хранене на входния усилвател напрежение UC вертикална деформация на осцилоскоп. Б. пропорционална и обозначаващ чрез разделяне проценти AY осцилоскоп Y ос измерение V / mm, ние получаваме:

Когато Ку = Ay · CR 2 / N 2S [T / mm], Y [mm] - Y координата по оста на осцилоскоп екран по отношение на сканиране (лъч при липса на сигнал).

Стойността на статично магнитно пропускливостта е дадено от:

Редът на изпълнение

1. Изграждане на верига, както е показано на фиг. 2.

С точки "X" оформление трябва да бъде свързан канал "СН1 (X)" на осцилоскоп, точките "Y" - канал "CH2 (Y)".

2. Мощност на осцилоскоп и изчакайте няколко минути, с помощта на корекция "ПОЗИЦИЯ X" и "Y ПОЗИЦИЯ" показва нажежен място в центъра на екрана. Switch "TIME / DIV" трябва да бъде настроен на "X-Y".

3. Включете генератор ключ "атенюатор (БД)", задайте на "0", задаване на генератор 150 ... 200 Hz (стойността 15 ... 20 мащаб и честота на превключвателя "FREQ. RANGE" на "x10"). Превключвателят с форма "Форма на вълната на" изход, настроен на "

"- синусоидално.

4. Задайте "амплитуда" генераторът на крайната десница. Ключове "волта / DIV" осцилоскоп постигане че хистерезисна крива заема по-голямата част на екрана, с регулатори "променливата" трябва да бъде на крайната десница.

5. Ако веригата е нарушена, обратни заключения Y-канален осцилоскоп. Ако веригата е в рамките на 2-4 четвърти от екрана, натиснете бутона "НОРМА / INV" осцилоскоп, за да намерите една линия на 1-3 тримесечия. Регулатори "ПОЗИЦИЯ X" и "Y ПОЗИЦИЯ" коригира позицията контур симетрично около средата на екрана.

6. Определяне на X координира в mm пределната точка на контура на хистерезис при Y = 0, т. Е. Точка съответстваща на коерцитивната сила HC. , Съхранява резултата в таблицата. 1.

Забележка: Работната част на екрана е 8x10 разделения, разделението 1 е 10 мм, всеки отдел на оси осцилоскоп мащаб разделен на 5 части от 2 мм всяка.

7. Определяне координира точка Y в граница mm на контура на хистерезис при X = 0, т.е.. Е. точка, съответстваща на остатъчната индукция BR. , Съхранява резултата в таблицата. 1.

8. Srisuyte екран осцилоскоп ограничаване хистерезисна крива.

9. Определяне на координати в мм отгоре граница на хистерезисна крива х и у по отношение на нейния център или първоначално сканиране (в долния ляв ъгъл на екрана) на, да съхранявате резултата в таблицата. 2.

10. Регулатор "AMPLITUDE" генератор влязат в по-малък екран контур (частични цикли) и да ги премахнете, за да връх координати. Повторете няколко измервания, за да не развали контур в точка. Резултатите, се съхранява в таблицата. 2.

11. Изчислете стойностите на НС. Н съгласно формула (7).

Забележка: Ах на стойност в размер V / mm, се определя от стойността на превключвател мащаб "волта / DIV" канал "СН1 (X)", разделени от 10.

12. изчисляват стойностите на BR, във формула (14).

Забележка: стойността на AY в измерение V / mm, се определя от стойността на превключвател мащаб "волта / DIV" канал "CH2 (Y)", разделени от 10.

13. изчисляват стойностите # 956; съгласно формула (15).

14. конструкт графики на основната индукция крива Б (Н) и # 956; (Н).

15. Фигура пределната запис на шарнирната ос Н и B мащаб стойности при тези размери A / m и Т съответно.

16. Оценка граница на линия зона хистерезис на работата, извършена в един намагнитване обръщане единица обем на проба материал цикъл, тъй като 1 J / m3 = 1 T · A / m.

1. Какви са физичните величини, използвани за характеризиране на магнитното поле?

2. Каква е връзката между магнитното поле и магнитна индукция във вакуум и намагнитване носители (магнити)?

3. Какъв размер и в зависимост характеризират магнитното състояние на материята?

4. Дайте качествено обяснение на естеството на Феро - и ferrimagnetism?

5. Какво е феноменът на магнитен хистерезис? Каква е границата на осморки хистерезис и частни?

6. Какви са предимствата на ферит феромагнитен преди?

Сходни публикации