Лабараторная работа №3 (8). Исследование металлических ферромагнитных материалов / Лабораторная работа №8, третья. Титульник, основные расчетные формулы

Федеральное 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 R_Т (U_x = U_R), 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 U_Y = U_C, снимаемое с конденсатора C_И интегрирующей цепочки (R_И, C_И).

При одновременном приложении напряжение U_R и U_C к пластинам осциллографа на его экране можно наблюдать ПГ, характеризующую зависимость B(H).

Для исследования частотной зависимости µ_эф в образце создается слабое магнитное поле, соответствующее начальному участку кривой намагничивания. Значение напряженности магнитного поля контролируется по величине напряжения U_R на резисторе R_Т.

Измеряя напряжение на входе системы U_вх, можно найти величину напряжения U_L­ на катушке индуктивности с исследуемым сердечником.

Основные расчетные формулы

1. Расчетная формула для определения масштабных коэффициентов горизонтальной и вертикальных осей трубки

, где U_R – напряжение, снимаемое с резистора R_Т (U_x = U_R), W₁ и W₂ – количество витков обмотки. r_ср = 0,021 м; R_И = 310⁵ 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

H_m=m_Н­X(при k=10)

3. Расчетная формула для определения магнитной индукции в эксперименте

B_m=m_BY (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 * S_{n *} m_{H *} m_B / p

, где p – плотность исследуемого материала, S_n – 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 U_вх – входное напряжение

7. Расчетная формула для определения индуктивности катушки:

L=U_L/2 *  * f * I

, где I=U_R/R_T – протекающий в цепи ток, f – частота.

8. Расчетная формула для определения эффективной магнитной проницаемости: