Конструкционные ферромагнитные материалы
Рис.3. Типы петлей гистерезиса.
Магнитные материалы, используемые в технике делятся на три класса: магнитно-мягкие, магнитно-твердые и специальные.
Магнитно-мягкие материалы характеризуются узкой с относительно малой площадью, круто поднимающейся петлей гистерезиса (рис.3, кривая 1). Потери из-за гистерезиса у них минимальные, индукция насыщения велика, а коэрцитивная сила мала, поэтому они легко намагничиваются и размагничиваются. К магнитно-мягким материалам относятся электротехническая сталь, технически чистое железо (низкоуглеродистая сталь), пермаллои (сплавы железа с никелем, легированные молибденом, ванадием и др.), пермендюр (железокобальтовые сплавы), ферриты и др.
Магнитно-твердые материалы используются для изготовления постоянных магнитов. Они характеризуются широкой петлей гистерезиса (кривая 2 на рис.3), т.е. со значительной остаточной индукцией Br и большой коэрцитивной силой HC.
К наиболее распространенным магнитно-твердым материалам относят литые сплавы на основе Fe-Co-Ni-Al типа ЮНДК (альнико) и бариевые сплавы (марка БИ).
Широко применяются в качестве постоянных магнитов металлокерамические сплавы (ММК), которые изготовляются методами порошковой технологии.
Специальные магнитные материалы характеризуются либо особой формой петли гистерезиса, либо специфическими свойствами. К наиболее распространенным материалам этой группы относятся магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса, термомагнитные материалы и магнитострикционные материалы.
2. Рабочее задание
2.1. Экспериментальная часть
Принципиальная схема установки представлена на рис.4. На первичную обмотку трансформатора (Тр) подается переменное напряжение. В цепь первичной обмотки включен резистор R1. В сердечнике трансформатора из исследуемого ферромагнитного материала создается переменное магнитное поле, напряженность которого пропорциональна силе тока, идущего через сопротивление R1. Следовательно, если с резистора R1 подать напряжение на вход X осциллографа, то отклонение электронного луча на экране будет пропорционально напряженности H магнитного поля.
Переменное магнитное поле трансформатора возбуждает в его вторичной обмотке ЭДС, пропорциональную скорости изменения индукции B магнитного поля. Если на вход Y осциллографа подать напряжение с конденсатора C, то оно , при определенных условиях, будет пропорционально B. Таким образом, на горизонтальный и вертикальный входы осциллографа одновременно подаются напряжения, пропорциональные соответственно напряженности H и индукции B магнитного поля. На экране осциллографа будет наблюдаться петля гистерезиса.
1. Собрать схему, изображенную на рис.4. В качестве резистора R1 используется блок сопротивлений на сменной панели слева на стенде, все сопротивления этого блока включены параллельно. В качестве резистора R2 используется "Магазин сопротивлений измерительный Р33". На нем необходимо выставить сопротивление равное 20 кОм (27104Ом). Для подключения используются две крайние клеммы этого прибора. Переменная емкость
С берется на средней панели стенда, переключателями необходимо задать значение емкости равное 5,5 мкФ.
2. Подготовить осциллограф С1-68 к работе, для чего:
Рис. 4. Схема установки
а) шнур питания соединить с клеммами, отмеченными знаком "220", расположенными на панели блока питания стенда;
б) тумблером "сеть" включить осциллограф (на передней панели должна загореться сигнальная лампа), через 2 - 3 минуты отрегулировать яркость и фокусировку линии на экране осциллографа, а переключатель " =" поставить в положение "";
в) в блоке "Усилитель У" сделать следующее:
-переключатель "10, 1" поставить в положение "10";
-переключатель усиления поставить в положение "20 mV/см";
-подключить соединительный кабель к входному гнезду.
г) тумблер, отмеченный знаком " ", расположенный на правой боковой стенке осциллографа, поставить в положение " ";
д) отключить штекеры соединительного кабеля к гнездам калибровочного напряжения 1В, расположенным на правой стенке осциллографа (штекер с длинным проводом соединен с корпусом осциллографа), при этом на экране появится изображение двух горизонтальных линий;
е) внутренней ручкой "Усиление" на блоке "Усилитель У" установить расстояние между линиями, равное 5 см (больших усилий к ручке "Усиление" не прилагать!);
ж) отключить штекеры соединительного кабеля от гнезд калибровочного напряжения;
з) тумблер, отмеченный знаком " ", поставить в положение "-";
и) переключатель усиления на блоке "Усилитель У" поставить в положение "0,1 V/см";
к) на блоке "Развертка" переключатель "Х, 1,0,2" перевести в положение "Х";
л) соединительный кабель от входа У подключить к конденсатору С , а провода от корпуса осциллографа и от входа на блоке "Развертка" подключить к резистору R1, как показано на схеме рис.4;
м) установить светящуюся точку в центре экрана.
3. Снять кривую намагничивания, для чего:
а) ручку регулятора напряжения на панели питания стенда вывести в крайнее левое положение;
б) включить стенд автоматом АП и подать напряжение на исследуемую схему, включив левый магнитный пускатель;
в) увеличивая входное напряжение с помощью регулятора напряжения установить максимальную петлю гистерезиса, для наиболее полного использования экрана осциллографа можно изменить значение емкости С;
г) записать в таблицу 1 результаты измерений: U - входное напряжение; HН, BН, HС, Br (обозначения соответствуют рис.1), аккуратно зарисовать петлю гистерезиса на миллиметровой бумаге и определить ее площадь Sп (см2) (площадь петли определяется как сумма целых клеток плюс половина неполных клеток), результат также занести в таблицу 1;
д) уменьшить с помощью регулятора входное напряжение и повторить измерения, проделать подобные опыты 6 раз.
Таблица 1
| Измерено | Вычислено | |||||||||||
| Номер | U | HH | BH | HC | Br | Sп | HH | BH | HC | Br | Aп |
|
| опыта | В | см | см | см | см | см2 | А/м | Тл | А/м | Тл |
|
|
|
| ||||||||||||
