Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Цель работы и краткая теория (1–2 с.).

3. Данные эксперимента (предельные петли гистерезиса с указанием частот f₁, f₂, f₃).

4. Расчет коэффициентов m_B и m_H и основная кривая намагничивания на частоте f₂ с градуированными осями координат.

5. Определенные графическим путем значения индукции насыщения, остаточной индукции, коэрцитивной силы, удельных магнитных потерь.

6. Графики зависимости и частотной зависимости удельных потерь энергии и мощности.

7. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Свойства, параметры и маркировка пермаллоев.

2. Пояснить процессы, происходящие в образце на различных участках кривой намагничивания.

3. Что характеризует кривая намагничивания?

4. Что характеризует магнитная проницаемость?

5. Какие материалы относятся к диамагнетикам, парамагнетикам, фер­ромагнетикам?

6. Понятие магнитного гистерезиса.

7. Понятие абсолютной и относительной магнитных проницаемостей.

8. Определение магнитной проницаемости материала по кривой намагничивания.

9. Основные параметры магнитных материалов, определяемые по пет­ле гистерезиса.

10. Понятие динамической, дифференциальной и начальной магнитных проницаемостей.

11. Виды потерь в магнитных материалах.

Лабораторная работа № 5 исследование магнитной проницаемости магнитомягких материалов

Цель работы:

1. Исследовать температурные зависимости начальной магнитной проницаемости у феррита.

2. Научиться экспериментально определять точку Кюри.

3. Найти температурные коэффициенты магнитной проницаемости для исследуемых материалов.

Пояснения к работе

Магнитомягкие материалы – это магнитные материалы с коэрцитивной силой менее 800 А/м. Эти материалы широко используются в качестве магнитопроводов в различных устройствах современной радиотехники и электроники. К таким материалам, в частности, относятся ферромагнетики – альсиферы и ферримагнетики – ферриты.

Ферриты – это смеси окислов металлов с оксидом железа Fe₂O₃, полученные, как правило, порошковым способом.

Благодаря высокому удельному электрическому сопротивлению до 10⁹ Омм и более, у ферритов малы потери на вихревые токи. Поэтому они широко используются в радиоаппаратуре на высоких и сверхвысоких частотах. Наибольшее распространение имеют марганец-цинковые и никель-цинковые ферриты. Цифра в обозначении марки феррита, например: 400НН, 1000НН, 1000НЦ, 3000НМ, 10000НМС, 300ВЧ, означает начальную магнитную проницаемость, а буквы: НН и НЦ – никель-цинковые общего при­менения; НМ – марганцево-цинковые общего применения; ВЧ – высо­ко­частотные; НМС – марганцево-цинковые для телевизионной техники и др.

Намагниченность ферро- и ферримагнитных материалов зависит от тем­пературы, так как при нагревании магнитных материалов тепловое движение атомов разрушает параллельную (антипараллельную) ориентацию спиновых магнитных моментов. Температуру Т_к, при которой энергия хаотического движения атомов равна энергии обменного взаимодействия, называют температурой Кюри (Нееля). При этой температуре энергия теплового хаотического движения преодолевает энергию обратного взаимодействия электронов и самопроизвольная намагниченность исчезает, т. е. происходит распад доменной структуры и ферро- или ферримагнетик переходит в парамагнитное состояние. Следовательно, магнитная проницаемость материала становится примерно равной единице. Температура Кюри является важнейшим параметром для оценки рабочего интервала температур магнитного материала.

Типичная температурная зависимость начальной магнитной проницаемости ферритов приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Температурная зависимость начальной магнитной проницаемости феррита

Индуктивность L радиоэлектронных элементов, содержащих магнитопроводы из ферро- и ферримагнитных материалов, прямо пропорциональна начальной магнитной проницаемости μ_H в соответствии с выражением

(5.1)

где μ₀ – магнитная постоянная; W – число витков катушки индуктивности: S – поперечное сечение магнитопровода; l_ср – средняя длина магнитопровода.

Отсюда следует важность информации о температурной зависимости начальной магнитной проницаемости и характеристике этой зависимости температурного коэффициента ТКμ, вычисляемого как

(5.2)

где μ₁, μ₂, μ_t – начальные магнитные проницаемости при температурах t₁, t₂ и t, причем t₂ > t₁.