hårdmagnetiska material - Studentportalen

January 8, 2018 | Author: Anonymous | Category: Vetenskap, Fysik, Electricity And Magnetism, Magnetism
Share Embed Donate


Short Description

Download hårdmagnetiska material - Studentportalen...

Description

LABORATION

HÅRDMAGNETISKA MATERIAL

Uppsala Universitet

DELKURS

LOKAL

Funktionella material I Ångström laboratoriet

4319

HANDLEDARE

LABKOD

Yajun Wei: 471 3115 UPPGIFTER I laborationen används en VSM - vibrerande prov magnetometer för att erhålla förståelse för hård- och mjukmagnetiska material. Ni skall: 1. Mäta och analysera magnetiseringskurvan för en ferrit. 2. Mäta den remanenta magnetiseringens temperaturberoendet och den koerciva fältstyrkan för ferriten. Förberedelser Se instuderingsfrågor Kursbok Introduction to Magnetic Materials, B. D. Cullity, C. D. Graham, 2nd edition, John Wiley & Sons

NAMN

HANDLEDARENS KOMMENTARER

ÅRSKURS

INSKRIVN.ÅR

UTFÖRD DEN

GRUPP

GODKÄND DEN

SIGNUM

INLEDNING Ferriter är ferrimagnetiska material och utnyttjas både som mjuk- och hårdmagnetiska material. Mjukmagnetiska ferriter har alla den generella kemiska formeln MO.Fe2O3, där M är en övergångsmetall, exempelvis järn, nickel, mangan eller zink. Manganzink ferriter, vilka säljs under kommersiella namnet Ferroxkub, används ofta i mjukmagnetiska applikationer upp till 10 Mhz. Hårda ferriter är permanent magnetiska material vilka baseras på de kristallografiska faserna BaFe12O19, SrFe12O19 och PbFe12O19. Dessa kan även kan skrivas i formen MO.6Fe2O3, där M=Ba, Sr, Pb. De hårda ferriterna har en hexagonal kristallsymmetri och en relativt hög magnetokristallin anisotropienergi, K1≈3×105 J/m3, vilket är en nödvändig ingrediens för materialens goda permanent magnetiska egenskaper. Den spontana magnetiseringen är riktad längs den hexagonala axeln. Uppgiften i denna laboration är att studera de magnetiska egenskaperna hos en kommersiell hårdmagnetisk ferrit. APPARATUR Vibrerande-prov-magnetometern En magnetisk dipol i rörelse ger upphov till ett varierande magnetfält i en punkt som ej rör sig lika som dipolen. Om en lämplig spole placeras nära ett magnetiskt prov i harmonisk rörelse induceras alltså en växelspänning i spolen. Detta utnyttjas i en vibrerande-prov-magnetometer (VSM, vibrating sample magnetometer, eller Foner magnetometer efter uppfinnaren Simon Foner). Man kan visa att för konstant svängningsamplitud och frekvens är spänningen i spolen direkt proportionell mot provets dipolmoment. Ett magnetiskt (dipol-) moment mätes i Am2. Om man känner provets massa kan magnetiska momentet per massenhet beräknas (viktsmagnetisering, enhet Am2/kg). Om också densiteten, alternativt volymen, är kända kan magnetiseringen per volymsenhet bestämmas (volymsmagnetisering, enhet Am2/m3 = A/m, samma enhet som H fält). Med bara magnetisering menas oftast volymsmagnetiseringen. Uppgift 1:

Ta med assistentens hjälp upp hystereskurvan för Ni med Fonermagnetometern. Använd Nickels kända mättnadsmagnetisering för att kalibrera utrustningen. Bestäm avmagnetiseringsfaktorn. Uppskatta remanenta magnetiseringen och koerciva fältstyrkan. Ange mättnadsmagnetiseringen i absolut moment (Am2), moment per massenhet (Am2/kg) och moment per volymsenhet (A/m). Är nickel mjuk- eller hårdmagnetiskt ? För Ni-provet gäller: massa 36.70 mg

densitet 8.9 × 103 kg/m3

Mättnadsmoment per massenhet 54.75 Am2/kg

Uppgift 2:

Ta upp några hystereskurvor för ferritmagneten - Cykla det pålagda fältet enligt följande schema: +1 (tesla), -1, +0.8, -0.5, +0.45, -0.40, +0.35, -0.3, +0.25, - 0.20, 0. Kommentera kurvornas utseende.

Uppgift 3:

Ta upp en ny hystereskurva genom att enbart cykla fältet mellan ±1 tesla. Plotta M mot H, H = pålagt fält. För provet gäller: massa 7.63 mg

densitet 4.9 × 103 kg/m3

provform platta, 2×2×1 mm3

Uppgift 4:

Uppskatta en övre gräns för avmagnetiseringsfaktorn, N, för ferriten. Använd nyss upptagna kurva för att plotta en graf visande µ0M som funktion av µ0Hi, Hi = inre H-fält. Bestäm: Remanenta flödestätheten, Br. Inre koerciva fältstyrkan, Hci (ange även µ0Hci). Uppskatta den spontana flödestätheten, Bs, i varje domän (provet består av kristalliter med slumpmässig fördelning av axelriktningar).

Uppgift 5:

Använd nyss framtagna graf för att plotta B-fältet som funktion av µ0Hi. Bestäm koerciva fältstyrkan Hc och jämför med resultatet från uppgift 4.

Uppgift 6:

Beräkna energiprodukten, B × Hi som funktion av B i andra kvadranten. Presentera resultatet i en figur. Rita även in magnetens avmagnetiseringskurva i figuren.

Uppgift 7:

Ta upp hystereskurvor vid 100, 150 och 200 oC. Diskutera temperaturbeteendet hos kurvorna. Bestäm: Temperaturkoefficienten för remanensen. Temperaturkoefficienten för koerciva fältstyrkan.

Instuderingsfrågor 1) För att beskriva en hystereskurva använder man bl a begreppen mättnadsmagnetisering, koerciv fältstyrka och remanens. Ge en kort förklaring till vart och ett av dessa begrepp. 2) Vad orsakar magnetisk hysteres? 3) Hur skiljer man på mjuk- och hårdmagnetiska material? Ge exempel på tillämpningar i de två fallen. 4) Varför eftersträvas en hög energiprodukt i vissa tekniska sammanhang?

View more...

Comments

Copyright � 2017 NANOPDF Inc.
SUPPORT NANOPDF