новая папка / Отчёт по ЛР№3 материаловедение

М инистерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

Пермский национальный исследовательский

политехнический университет

Электротехнический факультет

Кафедра Микропроцессорные средства автоматизации (МСА)

Отчет по лабораторной работе № 3

по курсу «Электроэнергетика и электротехника»

«ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ»

Выполнил: студент гр. ЭЭ-20-3б

Киряков Д.А.

Проверил: Кандидат технических наук, Доцент

Черняев В.В.

Дата защиты____________Оценка_____________

Пермь 2021

Цель работы: изучение магнитных свойств материалов, освое­ние методики исследования магнитных свойств вещества, экспери­ментальное определение основных параметров некоторых ферромаг­нитных материалов.

Основные теоретические положения

Магнитные материалы играют важную роль в электротехнических и радиотехнических устройствах. Это обусловлено их особыми свой­ствами, проявляющимися в электромагнитном поле. Намагниченность тела характеризуется величиной магнитного момента единица объема, равного сумме моментов атомов (молекул), отнесенной к этому объему. Намагниченность связана с напряженностью маг­нитного поля следующим соотношением:

, А/м (1)

где - величина, характеризующая данный магнетик, и называется коэффициентом намагничивания или магнитной восприимчивостью.

Напряженность магнитного поля имеет ту же размерность, что и , поэтому оказывается безразмерной величиной. Маг­нитное поле в материале характеризуется магнитной индукцией

, Т (2)

где - магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума).

, Г/м

- индукция магнитного поля в вакууме;

- магнитная индукция, обусловленная намагниченностью материала.

Из уравнений (1) и (2) следует, что

, (3)

где - магнитная проницаемость данного вещества, показывающая, во сколько раз магнитная индукция в материале отличается от магнитной индукции в вакууме;

- абсолютная магнитная проницаемость,

.

Описание установки

Для снятия -кривой могут быть использованы резонансные мостовые схемы и схема амперметра и вольтметра. Область примене­ния резонансных мостовых схем ограничивается слабыми полями, ког­да гармоническими составляющими индукции можно пренебречь, т.е. когда значения проницаемости мало отличается от начального значе­ния. С повышением напряженности поля магнитная проницаемость зна­чительно возрастает по сравнению с начальной и тогда уже нельзя пренебрегать гармоническими составляющими по сравнению с основной волной индукции. Полученная при этих измерениях магнитная прони­цаемость значительно отличается от истинной, так как при помощи мостовых резонансных схем измеряют только составляющую индукции по основной частоте, тогда как в действительности она определяется всеми гармониками, включая основную частоту. Поэтому в работе для снятия используется схема, показанная на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схема установки для исследования свойств магнитных материалов: 1 – намагничивающая обмотка, 2 – образец, 3 – измерительная обмотка.

При измерениях по этой схеме на образец магнитного материала накладывают две об­мотки: намагничивающую и измерительную. На клеммах измерительной обмотки возбуждается напряжение , определяемое вольт­метром, его показания пропорциональны средней величине напряжения на измерительной обмотке за полупериод.

Значения индукции вычисляют по формуле

, Т (9)

где - площадь поперечного сечения образца, м²;

- число витков измерительной обмотки;

- напряжение на измерительной обмотке, В;

- угловая частота, рад/с.

По величине , определяемой из выражения (9), и напряженности поля

, А/м (10)

где - число витков намагничивающей обмотки;

- средняя длина магнитной силовой линии в образце, м;

- эффективное значение силы тока, А.

подсчитывают магнитную проницаемость образца материала

Рис. 2. Внешний вид генератора сигналов.

Выпишем постоянные значения необходимые для расчёта:

S=0.00038 м^2

L=0.06908 м

R=220 Ом

μ0=0,000001256 Г/м

Ниже представлены таблицы 2 образцов и 2 значений выходного напряжения генератора

Таблица 1(1 образец и максимальное значение выходного напряжения)

№ п/п	Наименование материала образца	f, Гц	UR,В	IRэфф, А	Е, В	Н, А/м	В, Т	μ
1		10	8,2	0,037273	0,06	95,83927	0,03948	327,9768
2		100	8	0,036364	0,54	93,50172	0,035532	302,5586
3		1000	5,8	0,026364	5	67,78875	0,0329	386,4094
4		10000	1,6	0,007273	9,2	18,70034	0,006054	257,7351
5		100000	0,2	0,000909	10	2,337543	0,000658	224,1175
6		1000000	0,28	0,001273	10,4	3,27256	6,84E-05	16,64873

В= (Н)(1 образец и максимальное значение выходного напряжения)

= (Н) (1 образец и максимальное значение выходного напряжения)

= (f) (1 образец и максимальное значение выходного напряжения)

Таблица 2(1 образец и среднее значение выходного напряжения)

№ п/п	Наименование материала образца	f, Гц	UR,В	IRэфф, А	Е, В	Н, А/м	В, Т	μ
1		10	4	0,018182	0,03	46,75086	0,01974	336,1762
2		100	1,2	0,005455	0,3	14,02526	0,01974	1120,587
3		1000	1	0,004545	0,8	11,68772	0,005264	358,588
4		10000	0,4	0,001818	1,4	4,675086	0,000921	156,8822
5		100000	0,1	0,000455	4,8	1,168772	0,000316	215,1528
6		1000000	0,12	0,000545	4,8	1,402526	3,16E-05	17,9294

В= (Н)(1 образец и среднее значение выходного напряжения)

= (Н) (1 образец и среднее значение выходного напряжения)

= (f) (1 образец и среднее значение выходного напряжения)

Выпишем постоянные значения необходимые для расчёта:

S=0.000804 м^2

L=0.10048 м

R=220 Ом

μ0=0,000001256 Г/м

Таблица 3(2 образец и максимальное значение выходного напряжения)

№ п/п	Наименование материала образца	f, Гц	UR,В	IRэфф, А	Е, В	Н, А/м	В, Т	μ
1		10	7,4	0,033636	0,24	89,19188	0,074642	666,2952
2		100	6,1	0,027727	2,4	73,52303	0,074642	808,2925
3		1000	2	0,009091	8,2	24,10591	0,025503	842,3082
4		10000	1	0,004545	9,3	12,05296	0,002892	191,0602
5		100000	0,8	0,003636	10,2	9,642365	0,000317	26,19373
6		1000000	0,12	0,000545	9	1,446355	2,8E-05	15,40808

В= (Н)(2 образец и максимальное значение выходного напряжения)

= (Н) (2 образец и максимальное значение выходного напряжения)

= (f) (2 образец и максимальное значение выходного напряжения)

Таблица 4(2 образец и среднее значение выходного напряжения)

№ п/п	Наименование материала образца	f, Гц	UR,В	IRэфф, А	Е, В	Н, А/м	В, Т	μ
1		10	4	0,018182	0,18	48,21183	0,055981	924,4846
2		100	3	0,013636	1,8	36,15887	0,055981	1232,646
3		1000	1,6	0,007273	3,6	19,28473	0,011196	462,2423
4		10000	0,6	0,002727	4,4	7,231774	0,001368	150,6567
5		100000	0,1	0,000455	4,8	1,205296	0,000149	98,61169
6		1000000	0,12	0,000545	4,2	1,446355	1,31E-05	7,190436

В= (Н)( 2 образец и среднее значение выходного напряжения)

= (Н) (2 образец и среднее значение выходного напряжения)

= (f) (2 образец и среднее значение выходного напряжения)

_{Выводы по работе: : В ферромагнетиках при повышении частоты, напряжение падает, а ЭДС возрастает, из-за смены этих параметров будут меня такие параметры как напряженность, индуктивность и магнитная проницаемость.}