Исследование свойств магнитомягких материалов
Изучение процессов, которые протекают в ферромагнитных материалах в магнитном поле, исследование основных характеристик ферромагнитных материалов по кривой намагничивания. Классификация магнитных материалов. Петля гистерезиса и расчетные соотношения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.03.2012 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа № 3
Исследование свойств магнитомягких материалов
1. Теоретическое введение
Магнитными материалами называются вещества, обладающие ферромагнитными свойствами, т.е. способностью намагничиваться в магнитном поле и тем самым приобретать магнитный момент. Эти свойства отражаются специфическими магнитными параметрами вещества.
1.1 Магнитные параметры материалов
Способность вещества намагничиваться в магнитном поле характеризуется магнитным моментом М, который представляет собой сумму элементарных магнитных моментов m для n атомов данного вещества:
.(1.1)
Магнитные свойства вещества характеризуются магнитной восприимчивостью
c=M/H,
где М - магнитный момент единицы объема вещества или намагниченность в магнитном поле напряженностью Н.
Магнитное поле в вакууме, создаваемое некоторой системой проводников с током или совокупностью постоянных магнитов, характеризуется векторами магнитной индукции В и напряженности поля Н, связанными через магнитную постоянную
m0 = 4pЧ10-7 [Гн/м]: B = m_H.
Магнитное поле в материале, кроме напряженности поля H, создаваемой током в намагничивающей обмотке, зависит так же от магнитных свойств материала. Полная магнитная индукция в материале составляет
B = m_H + m_M,
где первый и второй члены правой части представляют собой соответственно составляющие внешнего и внутреннего поля.
Одним из основных магнитных параметров материала является магнитная проницаемость
m = B / (m_H) = 1 + c.
Часто произведение
mЧm_ = B / H = m_ (1 + c)
называют абсолютной магнитной проницаемостью среды.
1.2 Классификация магнитных материалов
По значению магнитной восприимчивости c, ее зависимости от напряженности магнитного поля, температуры и других факторов выделяют следующие пять основных видов магнитных материалов: диа-, пара- и антиферромагнетики образуют группу слабомагнитных материалов; ферро- и ферримагнетики относятся к группе сильномагнитных материалов.
В изделиях электротехники и электроники наиболее часто применяются ферромагнетики. Все ферромагнетики характеризуются: большим значением c, способностью намагничиваться до насыщения при обычных температурах даже в слабых полях, гистерезисом - зависимостью магнитных свойств от предшествующего состояния, точкой Кюри - предельной температурой, выше которой материал теряет ферромагнитные свойства. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и другие материалы.
Ферромагнетизм заключается в существовании в веществе областей - доменов, в пределах которых материал намагничен до состояния насыщения. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков достигает значений 105-106 и существенно зависит от температуры и напряженности магнитного поля.
1.3 Магнитомягкие и магнитотвердые материалы
Различают магнитомягкие и магнитотвердые магнитные материалы. Магнитомягкие материалы характеризуются значительными значениями магнитной проницаемостью, индукцией насыщения, малой коэрцитивной силой (не более 4 кА/м) и, следовательно, узкой петлей гистерезиса. К магнитомягким материалам относятся технически чистое железо, электротехнические стали сплавы железа с углеродом, кремнистые стали (содержат 0,5-5 % кремния), пермаллой - сплав железа с никелем с добавками других металлов, магнитомягкие ферриты - системы окислов железа, цинка, никеля, марганца и некоторых других металлов, магнитодиэлектрики - мелкодисперсные порошки высокопроницаемых материалов на основе карбонильного железа (Р10, Р20, … , Р100 и др.), альсифера (ТЧ-90, ТЧК-55), пермаллоев (П-250, П-160, ..), ферритов (НМ-5) в неферромагнитной связке.
Магнитотвердые материалы, напротив, имеют большую коэрцитивную силу, высокие значения объемной плотности энергии, малую магнитную проницаемость. К магнитотвердым материалам относятся стали с высоким содержанием углерода (ЕХ3, ЕВ6, ЕХ5К5), алнико - сплавы железа с алюминием, никелем, кобальтом, магнитотвердые ферриты, викаллой - сплав железа с ванадием, соединения на основе редкоземельных элементов - самария, празеодима и др.
Кроме указанных групп магнитных материалов, все большее распространение в технике находят магнитные материалы с цилиндрическими магнитными доменами, магнитострикционные, тонкопленочные, аморфные магнитные материалы, магнитные жидкости.
1.4 Петля гистерезиса
Магнитные свойства материалов описываются зависимостями индукции В от напряженности Н и потерь на перемагничивание Р от индукции и частоты. Зависимость вида В(Н) называют кривой намагничивания (рисунок 1.1). При циклическом перемагничивании кривая намагничивания образует петлю гистерезиса.
Различают следующие типы зависимостей:
Частная петля гистерезиса 2 - петля, полученная при циклическом изменении напряженности, если H<Hm.
Предельная петля гистерезиса 3 - петля, полученная при циклическом изменении напряженности HіHm.
Основная кривая намагничивания 1. Представляет собой геометрическое место вершин симметричных петель гистерезиса, получающихся при циклическом перемагничивании или при монотонном увеличении напряженности поля в предварительно размагниченном образце.
При достаточно больших значениях H кривая 1 асимптотически приближается к прямой
,
где Bm - индукция насыщения. Начиная со значения Hm, при дальнейшем увеличении напряженности петля гистерезиса остается неизменной (за исключением продолжающих расти узких «носиков»). Все частные петли, как симметричные, так и несимметричные, лежат внутри предельной петли.
Основные параметры петли гистерезиса:
Остаточная индукция Вr - индукция, которая остается в предварительно намагниченном образце после снятия внешнего магнитного поля;
Коэрцитивная сила Нc - размагничивающее поле, которое должно быть приложено к образцу, чтобы индукция стала равной нулю;
Потери на гистерезис при перемагничивании материала с частотой f:
,
где - плотность материала (кг/м3).
По основной кривой намагничивания могут быть определены также: начальная магнитная проницаемость
, (1.2)
и дифференциальная магнитная проницаемость
.(1.3)
Магнитные свойства материалов характеризуются также реверсивной (обратимой) магнитной проницаемостью р, которая измеряется на переменном сигнале малой амплитуды на фоне большого смещающего поля. Реверсивная проницаемость обусловлена явлением гистерезиса в магнитных материалах.
Перемагничивание магнитных материалов в переменных полях возбуждает вихревые токи, магнитное поле которых направлено встречно внешнему полю. В результате напряженность магнитного поля в материале падает с удалением вглубь от поверхности.
Вихревые токи вносят вклад в потери на перемагничивание. Для уменьшения потерь на вихревые токи на высоких частотах следует применять магнитомягкие высокочастотные материалы (магнитодиэлектрики, ферриты), у которых значение удельного сопротивления значительно больше, чем у низкочастотных материалов - электротехнических сталей, пермаллоев.
Таким образом, потери на перемагничивание состоят в основном из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи:
.
1.5 Расчетные соотношения
Согласно схемам измерений звуковой генератор вырабатывает синусоидальное напряжение в диапазоне частот 10-2000 Гц. Это напряжение поступает на намагничивающую обмотку образца, который изготовлен в форме кольца с намотанными на него двумя обмотками: намагничивающей обмоткой 1 и измерительной обмоткой 2. Напряженность магнитного поля в материале определяется током I в намагничивающей обмотке по формуле:
, ,(1.4)
где n - плотность витков обмотки 1 (количество витков /м); wl - количество витков; L - длина магнитопровода. Величина тока намагничивания определяется по значению падения напряжения на измерительном резисторе R1 (R1 = 1,5 Ом), который включается последовательно с обмоткой 1, т. е.
.(1.5)
ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 2 образца, пропорциональна производной от индукции магнитного поля B. Напряжение обмотки 2 интегрируется интегрирующим усилителем, на выходе которого напряжение измерительного сигнала пропорционально уже непосредственно В. Формулы для расчета индукции по сигналу напряжения на выходе интегратора.
ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 2:
,(1.6)
где w2 - число витков в измерительной обмотке 2, F - магнитный поток.
Выразив магнитный поток через индукцию, получим сигнал на выходе интегратора:
,(1.7)
где S - площадь сечения магнитопровода; ? - постоянная времени интегратора:
.(1.8)
Следовательно, индукция будет определяться:
.(1.9)
2. Описание работы стенда
2.1 Описание устройства стенда
Аппаратная часть стенда состоит из персонального компьютера (ПК) и измерительного блока (ИБ), к которому подключаются магнитные преобразователи (МП), представляющие собой кольцевые образцы магнитомягких материалов с намагничивающей и измерительной обмотками. Измерительный блок включает в себя усилитель намагничивания (УН) и интегрирующий усилитель (ИУ), которые используются, соответственно, для формирования напряженности магнитного поля и преобразования сигнала магнитной индукции в образце, а также микропроцессорное устройство контроллера. Управление измерительным блоком и обработка измерительной информации производится персональным компьютером, подключаемым к измерительному блоку с помощью интерфейсного модуля через порт USB. Внешний вид стенда представлен на рисунке 2.1. Образцы исследуемых материалов подключаются к ИБ через гнезда, установленные на передней панели блока.
2.2 Структурная схема измерений
Структурная схема измерений представлена на рисунке 2.2.
Цифровой синтезатор сигналов модуля контроллера формирует синусоидальное напряжение в диапазоне частот 10_2000 Гц. Переменное напряжение поступает на вход УН, к выходу которого подключена намагничивающая обмотка МП. МП представляет собой образец исследуемого магнитного материала в форме кольца с намотанными на него двумя обмотками: намагничивающей обмоткой 1 и измерительной обмоткой 2. Напряженность магнитного поля в материале определяется током I в намагничивающей обмотке по формуле:
H=In,
где n - плотность витков обмотки 1 (количество витков /м). Значение тока намагничивания и, следовательно, напряженности поля в образце определяется по значению падения напряжения на измерительном резисторе R, который включается последовательно с обмоткой 1.
Напряжение с измерительного резистора подается на один из входов АЦП контроллера. Амплитуда и частота напряженности поля устанавливается программно с помощью элементов регулировки программного интерфейса.
ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 2 МП, пропорциональна производной от индукции магнитного поля B в исследуемом образце. Напряжение обмотки 2 интегрируется ИУ, на выходе которого напряжение измерительного сигнала пропорционально уже непосредственно В. Напряжение с выхода ИУ подается на второй вход АЦП. Таким образом, в ПК поступает информация о напряженности Н, индукции В магнитного поля в исследуемом образце и их частоте, на основании которой осуществляется построение кривых намагничивания и расчет всех магнитных параметров материалов.
3. Описание интерфейса пользователя
3.1 Основное окно программы
Программа общения с пользователем организована как работа за классическим измерительным стендом, оснащенным различными источниками воздействия и регистрирующими измерительными приборами. Можно сказать, что эти устройства реально реализованы в измерительном блоке, но не имеют отдельных корпусов и индицирующих устройств. Последние представлены только на экране компьютера.
Основное окно программы общения с пользователем показано на рисунке 3.1.
Программное обеспечение построено по принципу многооконного интерфейса. Центральное место занимает окно с упрощенными схемами измерений, которые реализованы в реальном измерительном блоке. Таких схем может быть три.
На каждой схеме присутствует свой набор управляющих и регистрирующих инструментов. Внешний вид приборных панелей, естественно, отличается от реально существующих приборов (рисунки 3.2 и 3.3). Более того, на них есть специальные кнопки, которых в принципе не бывает на реальных устройствах: например, кнопка «Справка», позволяющая получить справочную информацию о данном приборе.
3.2 Схемы измерений
Окно «Схемы измерений» предоставляет возможность выбора схемы измерений, которая реализована в автоматизированном стенде. Выбор осуществляется при помощи ярлычков, расположенных в верхней части окна (рисунок 3.2). Всего схем существует три.
Схема измерений № 1 (рисунок 3.3) предназначена для проведения измерений формы сигналов, пропорциональных напряженности и индукции магнитного поля. Напряжение, пропорциональное индукции, получается при помощи специального интегрирующего усилителя. Харктериограф здесь двухканальный, поэтому видно сразу два сигнала. Изменить амплитуду и частоту можно с помощью звукового генератора. Обратите внимание, при изменении частоты изменяется масштаб оси времени характериографа.
На схеме присутствуют следующие элементы:
Звуковой генератор. Предназначен для формирования синусоидального напряжения с частотой от 10 до 2000 Гц.
Образец (Коммутатор объектов). Предназначен для отражения информации об объекте исследования..
Характериограф. Предназначен для отображения зависимости напряжений, пропорциональных напряженности и индукции магнитного поля, от времени.
Частотомер. Предназначен для измерения частоты сигнала, подаваемого на образец.
При наведении курсора на элемент схемы, он меняет свое очертание со стандартной "стрелки" на "указывающую руку". Если теперь нажать на левую кнопку "мыши", соответствующий инструмент становится видимым.
Примечание. Даже если регистрирующий инструмент невидим, измерения все равно производятся и могут быть записаны в рабочую тетрадь при нажатии соответствующей кнопки в области управления рабочей тетрадью.
Схема измерений № 2 (рисунок 3.4) предназначена для проведения измерений зависимости сигналов, пропорциональных напряженности H и индукции B магнитного поля, друг от друга. Напряжение, пропорциональное индукции, получается при помощи специального интегрирующего усилителя. На входы характериографа подается напряжение UH, а на вертикальные - UB, т.е. отображается петля гистерезиса. Изменить амплитуду и частоту можно с помощью звукового генератора.
На схеме присутствуют следующие элементы:
Звуковой генератор. Предназначен для формирования синусоидального напряжения с частотой от 10 до 2000 Гц.
Образец (Коммутатор объектов). Предназначен для отражения информации об объекте исследования.
Характериограф. Предназначен для измерения зависимости напряжений, пропорциональных напряженности и индукции магнитного поля, друг от друга.
Частотомер. Предназначен для измерения частоты сигнала, подаваемого на образец.
Схема измерений № 3. Эта схема (рисунок 3.5) предназначена для проведения измерений точек основной кривой намагничивания.
Вместо характериографаа на схеме имеются два пиковых вольтметра: V1 и V2. Первый из них предназначен для измерения амплитудного значения напряжения, пропорционального напряженности магнитного поля в образце, второй - для измерения амплитудного значения напряжения, пропорционального индукции магнитного поля в образце.
На схеме присутствуют следующие элементы:
§ Звуковой генератор. Предназначен для формирования синусоидального напряжения с частотой от 10 до 2000 Гц.
§ Образец (Коммутатор объектов). Предназначен для отражения информации об объекте исследования.
§ Частотомер. Предназначен для измерения частоты сигнала, подаваемого на образец.
§ Вольтметр V1. Предназначен для измерения амплитудного значения напряжения, пропорционального напряженности магнитного поля в образце.
§ Вольтметр V2. Предназначен для измерения амплитудного значения напряжения, пропорционального индукции магнитного поля в образце.
3.3 Управляющие и регистрирующие инструменты
На каждой измерительной схеме присутствует свой набор инструментов. Их можно разделить на управляющие и регистрирующие. Управляющие инструменты - это инструменты, связанные с источниками воздействия.
Звуковой генератор. Предназначен для формирования синусоидального напряжения с частотой от 10 до 2000 Гц, рисунок 3.6.
Амплитуда и частота изменяется при помощи ползунка. Передвигать ползунок можно либо с помощью «мыши» (нажав на левую кнопку и, не отпуская кнопку, перемещая «мышь»), либо с помощью стрелок на клавиатуре.
Как амплитуда, так и частота сигнала устанавливается дискретно, поэтому выставить очень точное значение не получится. Например, вместо частоты 100 Гц можно установить либо 96,3 либо 103,9 Гц.
Образец (Коммутатор объектов) предназначен для отражения информации об объекте исследования, рисунок 3.7. Также позволяет переключить образцы в измерительном стенде (зависит от реализации измерительного блока).
Регистрирующие инструменты - это измерительные приборы, которые представляют измеренные данные.
Вольтметр. Измеряет амплитудное значение переменного сигнала, рисунок 3.8. На схеме имеются два вольтметра: V1 и V2. Первый из них предназначен для измерения амплитудного значения напряжения, пропорционального напряженности магнитного поля в образце, второй - для измерения амплитудного значения напряжения, пропорционального индукции магнитного поля в образце.
Оба прибора совершенно одинаковы. Предел измерений всегда постоянный и равен 10 В.
При перегрузке прибора цвет индикатора изменяется на красный.
Характериограф. Предназначен для измерения зависимости напряжений, пропорциональных напряженности и индукции магнитного поля. В зависимости от схемы измерений, характериограф отражает либо зависимость сигналов от времени, либо зависимость сигналов друг от друга (петля гистерезиса).
В углах области визуального представления измерительного сигнала расположены элементы управления масштабом вывода на экран . Они позволяют легко изменять область представления кривых.
Если размер экрана характериографа слишком мал, а требуется рассмотреть характеристику более внимательно, можно изменить размеры окна стандартным для Windows способом, т.е. подвести курсор «мыши» к любому краю окна и, когда он измениться на двухсторонние стрелки, изменить размеры, рисунок 3.9.
При перегрузке прибора цвет кривой изменяется на красный.
Обратите внимание, что при записи данных, в отличие от всех других регистрирующих инструментов, записываться будут сразу несколько строк значений.
В правом нижнем углу приборной панели имеются две кнопки: и (). Эти кнопки предназначены для того, чтобы зафиксировать на экране и (стереть) координаты вершины петли гистерезиса. Уменьшая амплитуду сигнала генератора фиксируйте предельные точки частных петель гистерезиса. Чем с меньшим шагом будете уменьшать амплитуду, тем больше будет точек, и тем более точно получается основная кривая. Зафиксируйте точку при нулевой амплитуде сигнала, чтобы кривая начиналась из начала координат.
Внимание: при записи характеристики в рабочую тетрадь, записывается кривая, которая строилась по точкам частных петель гистерезиса, т.е кривая желтого цвета. При стирании стираются все точки и построенная кривая.
Частотомер. Измеряет частоту переменного сигнала, рисунок 3.10.
Имейте в виду, частота устанавливается дискретно, поэтому выставить очень точное значение не получится. Например, вместо 100 Гц можно установить либо 96,3 либо 103,9 Гц.
3.4 Рабочая тетрадь
Непременным атрибутом при работе за классическим измерительным стендом является Рабочая тетрадь, в которую экспериментатор заносит показания приборов. В программе эта возможность также реализована. Рабочая тетрадь открывается в отдельном окне с помощью команд меню или кнопок панели управления.
Этот элемент управления предназначен для ведения текущих записей результатов измерений, расчетов, построенных на полученных результатах, и построения графиков. Рабочая тетрадь состоит из трех связанных частей:
Таблицы - в ней сосредоточены значения измеряемых величин и результаты расчетов, полученных из измеренных данных;
Формулы - здесь располагаются формулы, необходимые для расчетов; их можно добавлять, удалять и редактировать;
Графики - здесь сосредоточены графики, построенные как по измеренным данным, так и по результатам расчетов; их также можно добавлять, удалять и редактировать.
Переключаться между частями рабочей тетради можно при помощи ярлычков, расположенных в верхней части окна (рисунок 3.11).
3.4.1 Таблицы
В этой части рабочей тетради в первую очередь представлены значения измеряемых величин и расчетных величин (Н на рисунок 3.12), полученных на основе измеряемых.
Эти значения оформлены в виде таблицы, расположенной в нижней части окна. Изменить эти данные нельзя, их можно только просматривать. Одна таблица соответствует одному измерению. Под измерением понимается один эксперимент, в котором получены одна или несколько строк с данными, позволяющими рассчитать нужные Вам величины или построить нужные Вам зависимости.
Выше таблицы с результатами располагается информационная область, в которой представлены:
· номер схемы измерений, с помощью которой получены экспериментальные данные;
· частота, на которой было проведено измерение;
· название объекта исследований; материал, из которого он изготовлен;
· параметры объекта исследований.
В левой верхней части окна рабочей тетради имеется таблица с названием измерения и датой его проведения. С помощью «мыши» или стрелок клавиатуры можно перемещаться по уже имеющимся результатам. При этом в таблице результатов показываются измеренные и рассчитанные данные выбранного измерения.
Кнопка позволяет редактировать название измерения. При нажатии на нее появляется строка ввода с названием и с кнопкой (рисунок 3.13). После исправления названия необходимо нажать кнопку и результат перепишется в таблицу, а строка ввода пропадет.
В правой верхней части окна рабочей тетради находится панель управления измерениями (см. рис. 3.5). Кнопки панели управления реализуют следующие команды:
Новое - открывает новое измерение. В таблице появляется новая запись с названием по умолчанию и датой проведения измерения и включается режим редактирования названия - появляется строка ввода с названием, а кнопка переходит в запрещенное состояние. Обратите внимание, кнопка Записать доступна только при окончании редактирования названия измерений.
Записать - записывает одну (или несколько, если включен характериограф) строк данных в таблицу рабочей тетради. Можно ограничиться записью одной строки и воспользоваться построителем выражений для расчетов. При переходе к другой части рабочей тетради («Формулы» или «Графики»), заканчивается запись данных в таблицу и запрещается кнопка Записать. Аналогичный эффект наблюдается при перемещении на другое измерение.
Удалить - удаляет все измерение вместе со связанными с ним формулами и графиками.
3.4.2 Формулы
В этой части рабочей тетради в первую очередь представлены выражения, с помощью которых производятся расчеты (рисунок 3.14). Выражения строятся на основе измеренных данных и уже существующих выражений. Список всех формул, доступных в данном измерении, располагается в центральной части окна рабочей тетради.
В первой колонке списка отображаются идентификаторы, которые могут быть использованы при построении новых выражений. Во второй колонке представлены собственно выражения, в третьей - результат расчета, в четвертой - размерность и в пятой - комментарии, позволяющие пояснить назначение данного выражения. Если идентификатор представляет собой экспериментальное значение, вместо выражения во второй колонке стоит слово «измерение». Выражения могут быть скалярными и векторными. В первом случае в выражении не содержится ни одного векторного идентификатора, оно имеет одно значение, которое и представлено в колонке результата. Если выражение векторное, это значит, что оно имеет несколько значений, которые отображаются в таблице, расположенной внизу окна рабочей тетради. В этом случае в колонке результата (третьей) ставится знак [...]. Все экспериментальные результаты - векторные. Если в формуле присутствует хоть один векторный идентификатор, то все выражение становится векторным.
Зеленым цветом выделены измеренные значения, коричневым - параметры образцов. Эти выражения изменить нельзя. Если в формуле содержится ошибка, то строка в списке выделяется красным цветом. В формулах могут присутствовать только идентификаторы, расположенные выше по списку. Редактировать формулы можно с помощью построителя выражений, предназначенного для работы с выражениями, которые строятся на основе измеренных данных и уже существующих выражений (рисунок 3.15).
Выражение можно либо составить с помощью кнопок, либо непосредственно в строке ввода с помощью клавиатуры (если имеется представление об особенности синтаксиса). Размерность выражения в расчетах не участвует. Она нужна для информации экспериментатора и для обозначения осей графиков. Однако пустой быть не должна, - если величина безразмерная, следует ввести какое-нибудь обозначение, например «б/р».
Назначение встроенных функций в построителе выражений известны из курса математики.
3.4.3 Графики
В этой части рабочей тетради представлены графики, построенные как по измеренным данным, так и по результатам расчетов (рисунок 3.16). Каждый график может быть либо одной кривой, либо семейством кривых, зависящих от параметра.
В верхней части окна расположена область управления, позволяющая просматривать, добавлять, удалять и редактировать графики. В левой части области имеется таблица с названием графика. Именно это название будет отображаться в качестве заголовка.
С помощью «мыши» или стрелок клавиатуры можно перемещаться по уже имеющимся графикам. При этом они отображаются в области построения.
При редактировании или построении нового графика, открывается диалоговое окно, которое показано на рисунке 3.17).
Каждый график может быть либо одной кривой, либо семейством кривых, зависящих от параметра. В левой верхней части окна имеется таблица, где перечислены кривые графика. Здесь же можно добавить, удалить кривую или изменить ее название. Правее группы «Кривые» расположена группа управляющих элементов «Данные». В этой области окна назначаются данные для осей каждой кривой. С помощью выпадающих списков можно сопоставить каждой оси любую из колонок таблицы рабочей тетради. Обратите внимание - данные могут быть взяты из разных измерений. Также можно устанавливать логарифмический масштаб по любой из осей.
Внимание: при выборе логарифмического масштаба значения должны быть только положительными.
В нижней части окна располагаются элементы управления внешним видом графика. При изменении этих параметров результат сразу отражается в области построения графиков рабочей тетради.
Для изменения названий осей графика следует щелкнуть «мышкой» на области ввода названия оси. При этом появляется кнопка справа от области ввода. После нажатия на эту кнопку, название оси отразится на графике, а кнопка пропадет.
3.5 Оформление отчета
При формировании отчета приложение интегрируется с текстовым редактором MS WinWord. Открыть отчет возможно только при открытой рабочей тетради, либо при помощи меню, либо при помощи кнопок на панели инструментов, рисунок 3.18.
После выбора этой команды активизируется соответствующее приложение редактора с открытым файлом отчета, а на окнах приложения MG_Stud.exe появляются кнопки . Эти кнопки позволяют скопировать соответствующий элемент приложения в отчет (кнопки появляются в районе левого верхнего угла копируемого элемента, рисунок 3.19).
Нажатие на кнопку приводит к появлению в отчете соответствующего элемента. Переключение между отчетом и приложением MG_Stud.exe легко осуществляется при помощи панели задач Windows .
При копировании графиков возможен выбор представления, в каком будут копироваться графики - в виде метафайла (*.wmf) или в виде растра (*.bmp), рисунок 3.20. Эта возможность реализована из главного меню Инструменты-Параметры копирования. Выбор представления зависит от возможностей Вашего принтера и определяется экспериментально.
После того, как отчет сформирован, его можно распечатать. Закрыть отчет можно с помощью команды меню или кнопки на панели инструментов, рисунок 3.21.
После выбора этой команды закрывается соответствующее приложение редактора и пропадают кнопки на окнах лабораторной работы.
ферромагнитный намагничивание гистерезис поле
4. Выполнение работы
4.1 Измерение временных зависимостей напряженности поля и индукции
Преподаватель задает образец и частоту в интервале от 10 до 2000 Гц
Подключите исследуемый образец к передней панели измерительного блока.
Выберите схему измерения №1 и активизируйте все инструменты.
В окне коммутатора объектов выберите образец.
Установите частоту заданную в п.4.1.1 и максимальную амплитуду на звуковом генераторе.
Создайте новую рабочую тетрадь или откройте уже созданную вашу рабочую тетрадь.
Запишите полученные временные зависимости сигналов в рабочую тетрадь.
Установите минимальную амплитуду на звуковом генераторе и повторите п.4.1.7.
Постройте графики полученных зависимостей и сравните их.
Сделать выводы о проделанной работе.
4.2 Исследование магнитных свойств материалов
Преподаватель задает образец и частоту в интервале от 10 до 2000 Гц
Подключите исследуемый образец к передней панели измерительного блока.
Выберите схему измерения №2 и активизируйте все инструменты.
В окне коммутатора объектов выберите образец.
Установите частоту заданную в п.4.2.1 и максимальную амплитуду на звуковом генераторе.
Создайте новую рабочую тетрадь или откройте уже созданную вашу рабочую тетрадь.
Запишите полученную петлю в рабочую тетрадь.
Уменьшая амплитуду сигнала до нуля на звуковом генераторе фиксируйте предельные точки частных петель гистерезиса. Чем с меньшим шагом будете уменьшать амплитуду, тем больше будет точек, и тем более точно получается основная кривая. Зафиксируйте точку при нулевой амплитуде сигнала, чтобы кривая начиналась из начала координат.
Запишите полученную кривую намагничивания в рабочую тетрадь.
Выполните перерасчет измеренных значений в магнитную индукцию и напряженность магнитного поля по формулам (1.9) и (1.4) соответственно.
Постройте на одном графике петлю гистерезиса и основную кривую намагничивания в координатах B = f(H).
Определите значения параметров предельной петли гистерезиса по графику кривой.
Определите коэффициент прямоугольности петли
. (4.1)
По основной кривой намагничивания рассчитайте магнитную проницаемость по формуле
m = B / (m_H). (4.2)
По основной кривой намагничивания рассчитайте дифференциальную магнитную проницаемость по формуле (1.3).
Постройте на одном графике зависимости магнитной проницаемости и дифференциальной магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.
Дайте качественную характеристику магнитных свойств исследуемого материала.
Сделать вывод о проделанной работе.
4.3 Сформировать и отпечатать отчет
Отчет должен содержать:
· цель работы;
· задание и исходные данные;
· схему измерения;
· расчетные формулы с указанием размерности физических величин;
· графики расчетных зависимостей;
В отчете необходимо дать выводы по полученным результатам и сопоставить их со справочными данными.
Литература
Пасынков, В.В. Материалы электронной техники / В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. - М.: Высш. шк., 2003. - 368 с.
Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. - М.: Энергоиздат, 1988. - Т.3.
Спектор, С.А. Электрические измерения физических величин. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1987.
Преображенский А.А., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. - М.: Высш. шк., 1986. - 352 с.
Приложение
КНОПКИ ПАНЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ И ИХ СООТВЕТСТВИЕ КОМАНДАМ МЕНЮ
|
Меню |
Подменю |
Кнопки |
Значения |
|
Рабочаятетрадь |
Новая |
Создать новую запись о «Рабочей тетради» в базе данных. |
||
|
Открыть |
Открыть существующую в базе данных «Рабочую тетрадь». |
|||
|
Удалить |
Удалить запись о «Рабочей тетради» в базе данных. Эта команда доступна только тогда, пока не открыта ни одна «Рабочая тетрадь», т.е. только сразу же после запуска приложения. |
|||
|
Открыть отчет |
Открыть существующий или создать новый отчет. Команда доступна только при открытой «Рабочей тетради». |
|||
|
Закрыть отчет |
Команда доступна только при открытом отчете. |
|||
|
Выход |
Выход из приложения. |
|||
|
Инструменты |
Параметры копирования |
нет |
Вызывает диалог представления графиков при копировании (в виде растра или в виде метафайла). Выбор представления зависит от возможностей Вашего принтера и определяется экспериментально. |
|
|
Упорядочить |
Возвращает окна всех инструментов в их положение по умолчанию. |
|||
|
Справка |
Содержание |
Запускает этот файл справки. |
||
|
О программе |
Выводит справочное окно «О программе». |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проявления магнитного поля, параметры, его характеризующие. Особенности ферромагнитных (магнитомягких и магнитотвердых) материалов. Законы Кирхгофа и Ома для магнитных цепей постоянного тока, принцип их расчета, их аналогия с электрическими цепями.
контрольная работа [122,4 K], добавлен 10.10.2010Сущность понятий магнетизма, ферромагнетизма, магнитной анизотропии, доменов. Анализ явления гистерезиса в ферромагнетике, перехода из парамагнетика в ферромагнетик и природа ферромагнетизма. Методы исследования тонких ферромагнитных пленок, их сравнение.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 05.11.2009Определение тока утечки, мощности потери, удельных диэлектрических потерь при включении образца на переменное напряжение. Классификация и основные свойства полупроводниковых материалов. Физический смысл и область использования магнитных материалов.
контрольная работа [93,7 K], добавлен 28.10.2014Методика измерения магнитных свойств веществ в переменном и постоянном магнитном поле на примере магнитной жидкости. Исследование изменения магнитного потока, пронизывающего витки измерительной катушки при быстром извлечении из нее контейнера с образцом.
лабораторная работа [952,5 K], добавлен 26.08.2009Особенности использования магнитомягких материалов для постоянных и низкочастотных полей. Определение свойств ферритов и магнитодиелектриков. Применение магнитострикционных материалов для изготовления сердечников электромеханических преобразователей.
реферат [25,2 K], добавлен 30.08.2010Методы и средства изучения свойств наноструктур. Экспериментальное исследование электрофизических параметров полупроводниковых материалов. Проведение оценочных расчетов теоретического предела минимального размера изображения, получаемого при литографии.
дипломная работа [810,6 K], добавлен 28.03.2016Основные критерии классификации магнитных материалов. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей. Свойства ферритов и магнитодиэлектриков. Магнитные материалы специального назначения. Анализ магнитных цепей постоянного тока.
курсовая работа [366,4 K], добавлен 05.01.2017Магнитно-силовая микроскопия как инструмент для исследования микро- и наномагнитных структур. Определение рельефа с использованием контактного или прерывисто-контатного методов. Магнитное взаимодействие, явление парамагнетизма и ферромагнетизма.
реферат [592,7 K], добавлен 18.10.2013Распределение марганца в гетероструктуре. Метод поляризации горячей фотолюминесценции во внешнем магнитном поле. Возможные способы управления поляризацией гетероструктур. Зависимости циркулярной поляризации от магнитного поля в спектральной точке.
контрольная работа [859,7 K], добавлен 05.06.2011Исследование растворов глюкозы, малахитового зеленого, метилового красного и фуксина с добавлением нанопорошка железа. Изучение процесса снижения концентрации указанных веществ за счет адсорбции на поверхности наночастиц и их осаждением в магнитном поле.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 05.09.2012
