Снятие начальной кривой намагничивания ферромагнитных материалов и определение магнитной проницаемости

Цель работы: Снять экспериментально начальную кривую намагничивания ферромагнетика, рассчитать и построить графики В (Н) и μ(Н)

Общие сведения:

В технике используется несколько видов магнитной проницаемости в зависимости от конкретных применений магнитного материала.

Протекание процессов намагничивания ферромагнитного материала практически характеризуют кривыми намагничивания В(Н), имеющими сходный характер для всех ферромагнетиков. Относительная магнитная проницаемость определяется по основной кривой намагничивания как отношение индукции В к напряженности магнитного поля Н в данной точке кривой намагничивания с учетом магнитной постоянной μ₀=4π·10^-7 Гн/м:

 

(5.10)

 

Относительная магнитная проницаемость связана с магнитной восприимчивостью следующим образом:

 

μ = 1 + c (в единицах СИ); (5.11)

 

где с – магнитная восприимчивость.

 

Магнитная проницаемость физического вакуума μ =1, так как c=0.

Относительную магнитную проницаемость (дальше просто магнитная проницаемость) при напряженности магнитного поля Н≈0 называют начальной проницаемостью μ_rн. Эта характеристика имеет важнейшее значение при техническом использовании многих магнитных материалов. Экспериментально ее определяют в слабых магнитных полях с напряженностью порядка 0,1 А/м. Наибольшее значение магнитной проницаемости носит наименование максимальной проницаемости и обозначается μ_{r макс.}

Магнитная проницаемость – отвлеченное число.

Для диамагнитных материалов магнитная проницаемость меньше единицы, а у парамагнетиков не намного больше единицы. У тех и у других магнитная проницаемость независит от напряженности внешнего поля. Ферромагнетики – материалы, у которых магнитная проницаемость значительно больше единицы и зависит от магнитных свойств материала, температуры, интенсивности магнитного поля, т.е. величины индукции или от величины напряженности магнитного поля. Такие материалы в электротехнике применяются в качестве магнитных материалов. К числу ферромагнетиков относятся железо, никель, кобальт и многие их сплавы и соединения; ферромагнитными свойствами обладают также некоторые сплавы и соединения содержащие алюминий, хром, марганец, медь, серебро.

Для характеристики изменения магнитной проницаемости при изменении температуры пользуются температурным коэффициентом магнитной проницаемости (К^-1):

 

(5.12)

 

Характеристикой ферромагнетиков в переменных магнитных полях является динамическая магнитная проницаемость μ_r~, представляющая собой отношение наибольшего значения индукции к наибольшему значению напряженности магнитного поля. С увеличением частоты переменного поля динамическая магнитная проницаемость уменьшается из-за инерционности магнитных процессов.

При одновременном воздействии на магнитный материал постоянного Н_пост и переменного Н_перем магнитных полей и, обычно, при условии Н_перем<<Н_пост вводят понятие дифференциальной проницаемости μ_диф.

Магнитную проницаемость, определяемую производной от магнитной индукции по напряженности магнитного поля в данной точке основной кривой намагничивания, деленной на магнитную постоянную, называют дифференциальной магнитной проницаемостью.

Дифференциальная магнитная проницаемостью характеризует крутизну отдельных участков кривой намагничивания и ветвей петли гистерезиса:

 

(5.13)

 

В одном и том же образце максимальное значение дифференциальной проницаемости всегда превышает максимальное значение статической проницаемости.

Абсолютная магнитная проницаемость равна произведению относительной магнитной проницаемости на магнитную постоянную:

 

μ_а=μ_r∙μ₀ (5.14)

 

Абсолютную магнитную проницаемость различных материалов и сред сравнивают с магнитной постоянной

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
Gl	Однофазный источник питания		-220 В /16 А
G2	Блок генераторов напряжения	213.2	±15 В, 0...+15 В, -0...10В, Jl 15В. 0,2...20 кГц
А4	Набор миниблоков «Электротехнические материалы»	600.18	Миниблоки: «Трансформатор торроидальный», «Интегратор», «ГМ11ДС», «ГМ14ДС», «Резистор 100 Ом», «Конденсатор 100 мкФ», «Тумблер»
А5	Мультиметр		Цифровой мультиметр MY60T
	USB осциллограф
	Ноутбук