l5 mat ferom semnal mare

8/16/2019 L5 Mat Ferom Semnal Mare

1/9

L U C R A R E A N R . 5

M A T E R I A L E F E R O M A G N E T I C E

Scopul lucrării

Scopul acestei lucrări de laborator este determinarea dependenţei permeabilităţii complexe relative magnetice a materialelor feromagnetice in funcţiede frecvenţă, precum şi evidenţierea curbei de histerezis care caracterizează acestemateriale.

I. Introducere teoretică

În cazul materialelor magnetice, există două tipuri de magnetizaţii: magnetizaţie permanentă, dacă materialul este magnetizat intrinsec, indiferent de prezenţa unuicâmp magnetic extern şi magnetizaţie temporară, dacă materialul capătă proprietăţimagnetice sub acţiunea câmpului magnetic extern. upă forma legii demagnetizaţie temporară

!"#$$tt

=

există două tipuri de materiale magnetice:a) Materiale a!netice liniare, pentru care "$ mt ⋅χ= unde % m este o constantăde material adimensională, numită susceptibilitate magnetică. in aceastăcategorie fac parte:a") aterialele diaa!netice, care au susceptibilitatea magnetică foarte mică,negativă şi practic independentă de tempratură. &ceste substanţe sunt slab respinse

de un magnet permanent sau sunt deplasate spre regiunile cu câmp mai slab 'ntr(uncâmp magnetic neuniform. $a)oritatea compuşilor anorganici şi practic toţicompuşii organici sunt diamagnetici. iamagnetismul este o proprietate a fiecăruiatom sau molecule. *ând este observată o altă comportare a unei anumitesubstanţe, acest lucru apare deoarece diamagnetismul este 'ntrecut de un efectdiferit şi mai puternic decât el.a#) aterialele paraa!netice, care au % m + , dar cu valori destul de mici.&cestea sunt substanţe la care atomii au momente magnetice nenule, care 'n modnatural sunt orientate haotic, datorită agitaţiei termice. -n câmp magnetic extern le

poate orienta parţial 'n sensul lui, corpul magnetizându(se, 'nsă foarte slab. atemperaturi 'nalte şi pentru câmpuri de intensitate mică, susceptibilitatea magneticăsatisface legea lui *urie:

/

constm =χ

$) Materiale a!netice neliniare, pentru care susceptibilitatea magnetică depindede intensitatea câmpului magnetic aplicat. in această categorie fac partematerialele feromagnetice, ferimagnetice şi antiferomagnetice.$") $aterialele feromagnetice sunt caracterizate de o susceptibilitate magnetică

pozitivă foarte mare, dependentă de câmpul magnetic aplicat. *urba demagnetizare !"#f $ = se numeşte 'n acest caz cur$ă %ciclu) de &i'tere(i' şi este

—————————————————————————————————————

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF


2/9

LUCRAREA NR. 5 MATERIALE FEROMAGNETICE

—————————————————————————————————————

caracterizată de următoarele mărimi: "c ( câmp coercitiv0 1r 2 inducţie remanentă01s ( inducţie de saturaţie./eoria lui 3eiss explică feromagnetismul prin existenţa unor interacţii de naturăcuantică #forţe de schimb! 'ntre momentele magnetice de spin ale atomilor,interacţiuni care conduc la apariţia unor regiuni de magnetizare spontană, numite

domenii de magnetizare sau domenii 3eiss, care poate conţine un număr de 4 45atomi. În interiorul unui astfel de domeniu, momentele magnetice atomice suntorientate paralel, dar magnetizarea spontană este orientată diferit de la un domeniula altul, aşa 'ncât momentul magnetic rezultant este nul. *ând materialulferomagnetic este plasat 'ntr(un camp magnetic, se reduce volumul domeniilor cumagnetizarea orientată antiparalel cu câmpul aplicat şi creşte volumul domeniilor cu magnetizarea orientată aproape paralel cu acesta. 6ibraţiile termice ale atomilor se opun acţiunii de orientare şi peste o anumită temperatură, caracteristică fiecăreisubstanţe, domeniile de magnetizare spontană dispar, corpul transformându(se din

feromagnet 'n paramagnet. &ceastă temperatură se numeşte teperatură Curie şieste de 77°* pentru fier, 4445°* pentru cobalt şi 859°* pentru nichel.$#) Feria!neti'ul se aseamănă cu feromagnetismul şi este caracteristicsubstanţelor numite erite* a căror formulă generală este $e;e


3/9


—————————————————————————————————————

memoriilor magnetice. /recerea unei substanţe din starea feromagnetică sauferimagnetică 'n starea paramagnetică reprezintă o tranziţie de fază de speţa a BB(a.

*âteva metale #;e, ?i, *o! sau alia)ele lor sunt materiale reprezentative pentru clasa materialelor feromagnetice. &cestea se caracterizează #la temperaturi

inferioare temperaturii *urie! prin domenii #3eiss! magnetizate spontan lasaturaţie, dar orientate dezordonat 'n absenţa unui câmp magnetic exterior. Clasareaacestor materiale 'n câmp magnetic are ca rezultat orientarea momentelor dipolareale domeniilor 'n direcţia câmpului exterior. În medii magnetice se pot scrierelaţiile:

rot D , div D, Dµ0 + #4!

iar aspectul liniilor de câmp ale vectorilor şi #din material! sunt exemplificate

'n Fi!ura " pentru un cilindru feromagnetic plasat 'n câmpul #definit 'n absenţa

materialului!.

Fi!ura ". &spectul liniilor de câmp pentru un cilindru feromagnetic.

*aracteristicile cele mai importante ale materialelor feromagnetice suntcurbele de magnetizare 1 D f#"! obţinute prin aplicarea unui câmp progresivcrescător unui material iniţial demagnetizat.

În Fi!ura # sunt prezentate calitativ pentru un alia) moale din punct devedere magnetic pe bază de fier dependenţele tipice ale permeabilităţii statice#câmpul aplicat este crescut lent! şi inducţia 'n material.

În cazul câmpurilor alternative se disting 'n general două regimuri tipice defuncţionare:

regimul de Esemnal micF cu amplitudine redusă a câmpului alternativ "~ aplicat, suprapus sau nu, peste un câmp continuu "D0

regimul de Esemnal mareF 'n care valoarea câmpului este suficientă pentru camaterialul să descrie un ciclu de histerezis.

—————————————————————————————————————

LABORATORUL DE MATERIALE - 3 - CATEDRA TEF


4/9


—————————————————————————————————————

Fi!ura #. ependenţele µ#"! şi 1#"! pentru un alia) moaledin punct de vedere magnetic

În Fi!ura + sunt prezentate aceste regimuri posibile, definindu(se permeabilităţile uzuale: iniţială #B!, reversibilă #BB! şi de amplitudine #BBB!.

Fi!ura +. Cermeabilităţile uzuale pentru materialele feromagnetice

atorită pierderilor de energie prin curenţi induşi #;oucault!, histerezis,magnetizare, permeabilitatea magnetică a materialului se defineşte #'n complexsimplificat! ca fiind:

m )

e"

1

"

1 )

δ−

µ=

µ=µ ′′−µ′=µ #

unde 1 şi " sunt fazorii inducţiei şi câmpului alternativ aplicat, iar δm este unghiulde pierderi.

in relaţia #

,

iarm

mG

4tg =

µ ′′µ′

=δ defineşte factorul de calitate Gm al materialului.

—————————————————————————————————————



5/9


—————————————————————————————————————

A. Caracteri(area aterialelor eroa!netice la 'enal are

Centru a caracteriza regimul de Esemnal mareF se va vizualiza pe ecranulosciloscopului ciclul dinamic de histerezis pentru un miez utilizând tehnicafigurilor issa)ous.

Crincipial, se va utiliza schema din Fi!ura ,.

Fi!ura ,. Schema principială pentru vizualizarea ciclului de histerezis.Centru deflexia pe orizontală #intrarea H!:

( )0tiI u 44x = ( ) ( ) 0

l

ti ?t"

e

44= ( )t" ?

lI u

4

e4x = #8!

de unde:

( ) ( ) ( )t"J

4t"

?

lI

&

4tx

x4

e4

x

== #A!

unde &x

div

6 este amplificarea pe canalul H al osciloscopului, iar J x este factorul

de scală corespunzător aceluiaşi canal.Centru deflexia verticală:

dt

d1& ?

dt

d ?u e


6/9


—————————————————————————————————————

rincipiul de ă'ură a fost prezentat 'n secţiunea precedentă. *u a)utorulschemei din Fi!ura 5 se vor vizualiza pe osciloscop curbele de histerezis dinamic

pentru un material feromagnetic #circuit magnetic 'nchis! /r 4 şi pentru un materialferimagnetic 'n două variante: /r

'ntrefier /r 8 pentru a pune 'n evidenţă influenţa 'ntrefierului asupra proprietăţilor magnetice de material.

—————————————————————————————————————



7/9


—————————————————————————————————————

O$'er/a0ie1 Înainte ca generatorul să fie cuplat la reţea nivelul acestuia va fi redusla minim pentru ca apoi să fie crescut progresiv. ?u se va depăşi nivelul de


8/9


—————————————————————————————————————

Se vor ridica curbele µ4,


9/9


—————————————————————————————————————

l5 mat ferom semnal mare

Documents