МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра микро- и наноэлектроники

отчет

по лабораторной работе №8

по дисциплине «Материалы электронной техники»

Тема: «Исследование свойств металлических ферромагнитных материалов.»

Студент гр. 1282		КоfС.В.
Преподаватель			Муратова Е.Н.

Санкт-Петербург

2022

ЦЕЛЬ: исследование основных магнитных свойств электротехнической стали, железо-никелевого сплава (пермалоя) или нанокристаллического сплава на основе железа.

СХЕМА УСТАНОВКИ:

Элементы установки:

1. G – генератор синусоидальных сигналов звуковой частоты;

2. PU – милливольтметр переменного напряжения;

3. N – осциллограф;

4. w₁, w₂ – обмотки с заданными числами витков;

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

К ферромагнитным относят материалы с большой положительной магнитной восприимчивостью , которая сильно зависит от напряженности магнитного поля и температуры .

Ферромагнетикам присуща в интервале температур от 0 К до температуры Кюри спонтанная (самопроизвольная) намагниченность и их особые свойства обусловлены доменным строением.

Для осуществления спонтанной намагниченности необходимо выполнение, по крайней мере, двух условий:

в состав материала должны входить атомы или ионы металлов, имеющих не полностью заполненные внутренние, например , электронные оболочки, создающие нескомпенсированный спиновый момент атома (иона) (к таким металлам относятся железо, никель, кобальт и др.);

структура материала или взаимное расположение атомов должны быть такими, чтобы силы обменного взаимодействия между этими атомами (ионами) приводили к взаимному упорядочению их магнитных моментов.

При воздействии на ферромагнетик внешнего магнитного поля происходит перестройка его доменной структуры, что и приводит к намагничиванию ферромагнетика (появлению нескомпенсированного магнитного момента единицы объема).

Величину статической магнитной проницаемости определяют по формуле:

(1)

где – магнитная постоянная.

Мощности потерь на гистерезис и на вихревые токи в единице массы образца описываются соответственно формулами:

(2)

где – коэффициент, зависящий от свойств материала; – максимальная индукция, достигаемая в данном цикле; – показатель степени от 1,6 до 2 для различных материалов; – коэффициент, зависящий от удельной проводимости ферромагнетика и формы образца; – частота изменения магнитного поля.

Петли гистерезиса и основная кривая намагничивания ферромагнетика:

Экспериментальные данные.

Исследуемый материал: d=8600 кг/м³

m_x=50 мВ/дел m_y=0,1 В/дел

Таблица 1.1. Исследование основной кривой намагничивания

UХ, дел.	0,2	0,15	0,125	0,1	0,075	0,05	0,025	0,0125	0
UY, дел.	0,16	0,15	0,145	0,135	0,125	0,105	0,085	0,008	0

Таблица 1.2

Х, дел.	4	3,0	2,5	2,0	1,5	1,0	0,5	0,3	0
Y, дел.	3,2	3,0	2,9	2,7	2,5	2,1	1,7	0,16	0

Исследование частотной зависимости магнитных потерь (калька)

Рисунок 1 Рисунок 2

Таблица 1.3. Исследование частотной зависимости эффективной магнитной проницаемости

f, Гц	UR, мВ	Uвх, В
50	30	0,6
75		1
100		1,1
150		1,5
200		2,1
400		2,2
600		2,9
800		3,2