Лабараторная работа №3 (8). Исследование металлических ферромагнитных материалов / Собранная работа / Лабараторная работа №8, третья. Попов А.П. гр.8802
.docxФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Кафедра микро- и наноэлектроники
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 8
«Исследование свойств металлических ферромагнитных материалов»
Выполнил : Попов Алексей Павлович
Группа № 8802
Преподаватель: Овчинников Сергей Юрьевич
Оценка лабораторного занятия |
||||
Вопросы |
Подготовка к лабораторной работе |
Отчет по лабораторной работе |
Коллоквиум |
Комплексная оценка |
|
|
|
|
|
Санкт-Петербург, 2020
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
Исследование свойств металлических ферромагнитных материалов
Работа № 8. Исследование свойств металлических ферромагнитных материалов
Цель работы: исследование основных магнитных свойств электротехнической стали, железно-никельного сплава (пермалоя) или нанокристаллического сплава на основе железа
Схема установки.
Установка состоит из испытательного модуля (выделен штриховой линией), генератора G синусоидальных сигналов звуковой частоты, милливольтметра PU переменного напряжения и осциллографа N. Испытуемый материал изготовлен в виде тороидального сердечника, на который нанесены две обмотки: первичная с числом витков w1 и вторичная с числом витков w2.
Схема экспериментальной установки
На пластины горизонтального отклонения осциллографа (вход канала X) подается напряжение, снимаемое с резистора RТ (Ux = UR), это напряжение пропорционально току I, протекающему в обмотке w1, следовательно, пропорционально и напряженности магнитного поля H.
На вертикальный вход осциллографа (вход канала Y) подают напряжение UY = UC, снимаемое с конденсатора CИ интегрирующей цепочки (RИ, CИ).
При одновременном приложении напряжение UR и UC к пластинам осциллографа на его экране можно наблюдать ПГ, характеризующую зависимость B(H).
Для исследования частотной зависимости µэф в образце создается слабое магнитное поле, соответствующее начальному участку кривой намагничивания. Значение напряженности магнитного поля контролируется по величине напряжения UR на резисторе RТ.
Измеряя напряжение на входе системы Uвх, можно найти величину напряжения UL на катушке индуктивности с исследуемым сердечником.
Основные расчетные формулы
1. Расчетная формула для определения масштабных коэффициентов горизонтальной и вертикальных осей трубки
, где UR – напряжение, снимаемое с резистора RТ (Ux = UR), W1 и W2 – количество витков обмотки. rср = 0,021 м; RИ = 3105 Ом; S = 10-4 м2 X0 и Y0 – координаты вершин петли гистерезиса при градуировке осей трубки осциллографа.
2. Расчетная формула для определения напряженности поля в эксперименте
Hm=mНX(при k=10)
3. Расчетная формула для определения магнитной индукции в эксперименте
Bm=mBY (при k=10)
4. Расчетная формула для определения магнитной проницаемости
, где B – магнитная индукция, H – напряженность, µ0 – магнитная постоянная
5. Расчетная формула для определения энергии, поглощаемой в единице массы ферромагнетика за один цикл перемагничивания:
Э = a * Sn * mH * mB / p
, где p – плотность исследуемого материала, Sn – площадь петли гистерезиса, мм2, a = 1/150 – коэффициент, учитывающий размер масштабной сетки экрана осциллографа
6. Расчетная формула для определения напряжения на катушке индуктивности с испытуемым сердечником:
, где Uвх – входное напряжение
7. Расчетная формула для определения индуктивности катушки:
L=UL/2 * * f * I
, где I=UR/RT – протекающий в цепи ток, f – частота.
8. Расчетная формула для определения эффективной магнитной проницаемости:
Обработка результатов эксперимента
1.
А/мдел
Тл/дел
2.
При k=10 При k=1
Hm=mНX Hm=0.1mНX
Bm=mBY Bm=0.1mBY
Hm=
0.1
75,06
1=7.506
А/м
Таблица 1.
kx |
X |
Hm, А/м |
ky |
Y, дел |
Bm, Тл |
|
Sn, мм2 |
Э, Дж/кг |
lgЭ |
lgBm |
1 |
1 |
7,506 |
1 |
0,5 |
0,0955 |
10130 |
170 |
0,0189 |
-1,724 |
-1,02 |
1 |
2 |
15,012 |
1 |
1,8 |
0,3438 |
18234 |
680 |
0,0756 |
-1,122 |
-0,464 |
1 |
3 |
22,518 |
1 |
4 |
0,764 |
27013 |
720 |
0,08 |
-1,097 |
-0,117 |
10 |
0,5 |
37,53 |
10 |
0,9 |
1,719 |
36468 |
760 |
0,0845 |
-1,073 |
0,235 |
10 |
1 |
75,06 |
10 |
2,3 |
4,393 |
46598 |
800 |
0,0889 |
-1,051 |
0,643 |
10 |
1,5 |
112,59 |
10 |
2,5 |
4,775 |
33766 |
845 |
0,0939 |
-1,027 |
0,679 |
10 |
2 |
150,12 |
10 |
2,7 |
5,157 |
27351 |
885 |
0,0984 |
-1,007 |
0,712 |
10 |
2,5 |
187,65 |
10 |
2,8 |
5,348 |
22691 |
915 |
0,1017 |
-0,993 |
0,728 |
10 |
3 |
225,18 |
10 |
2,9 |
5,539 |
19584 |
950 |
0,1056 |
-0,976 |
0,743 |
3.
4.
5.
6. Таблица 2.
f, Гц. |
Sn, мм2 |
Э, Дж/кг |
Эг Дж/кг |
Эвт, Дж/кг |
Рг, Вт/кг |
Рвт, Вт/кг |
200 |
1301 |
0,145 |
0.135 |
0,010 |
27 |
1,92 |
400 |
1450 |
0,161 |
0.135 |
0,026 |
54 |
10,46 |
600 |
1590 |
0,177 |
0.135 |
0,042 |
81 |
25,02 |
800 |
1614 |
0,179 |
0.135 |
0,044 |
108 |
35,50 |
7.
Эвт=Э–Эг = 0.145 – 0.135 = 0.01 Дж/кг
Вт/кг
Вт/кг
8. Таблица 3.
f, Гц |
UR, В |
Uвх, мВ |
UL, B |
L, мГн |
эф |
50 |
30 |
33 |
13,748 |
43,78 |
4597,17 |
75 |
30 |
34 |
16,000 |
33,97 |
3566,88 |
100 |
30 |
35 |
18,028 |
28,71 |
3014,19 |
150 |
30 |
37 |
21,656 |
22,99 |
2413,93 |
200 |
30 |
40 |
26,458 |
21,06 |
2211,81 |
400 |
30 |
52 |
42,474 |
16,91 |
1775,37 |
600 |
30 |
66 |
58,788 |
15,60 |
1638,19 |
800 |
30 |
85 |
79,530 |
15,83 |
1662,15 |
B
мГн
