Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках

Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках

Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках

Прямое измерение индукции магнитного поля при помощи витка с током основано на явлении электромагнитной индукции Фарадея.

Напомним один из основных законов электромагнетизма.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

При изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС индукции.

Скорость изменения магнитного потока через замкнутый контур по модулю равна ЭДС индукции, возникающей в контуре.

Как измерить индукцию магнитного поля прямым методом? Сначала проводник в виде небольшой плоской петли замыкают на гальванометр и ориентируют так, чтобы линии магнитной индукции магнитного поля были перпендикулярны плоскости проводника.

Затем проводник поворачивают вокруг своей оси на 90°. По закону электромагнитной индукции через гальванометр при этом должен пройти импульс тока. Измерив этот импульс, определяют среднее значение магнитной индукции B в области петли.

 

Косвенные методы измерение напряженности и индукции магнитного поля

Прямое (непосредственное) измерение величины B описанным выше способом возможно не всегда. Например, так невозможно измерить индукцию магнитного поля в веществе. 

Необходимо принимать во внимание, что при переходе границы магнетика нормальные составляющие вектора магнитной индукции и тангенциальные составляющие вектора напряженности непрерывны. 

Как измеряют вектор магнитной индукции в веществе? Для этого в исследуемом материале делают полость и проводят измерение. Также при обработке результатов учитывают форму полости.

Способ 1. В магнетике делают параллельный магнитному полю и бесконечно узкий канал. Так как канал бесконечно узкий, можно принять, что напряженность поля в нем и в окружающем магнетике одинаковы. В канал помещается пробный виток, измеряется величина магнитной индукции. Так как в канале отсутствует вещество магнетика и μ=1, получаем:

B→=μ0H→.

Способ 2. В магнетике создают бесконечно узкую щель. Удаление вещества, учитывая бесконечно малый размер щели, не сказывается на магнитном поле (удалением вещества можно пренебречь). Измеряя индукцию в щели, узнаем индукцию магнитного поля в веществе.

Пример

Пусть у нас есть электромагнит, состоящий из железного сердечника и катушек с током. Число витков с током равно N. Сердечник имеет узкий воздушный зазор длиной lv. По большей части линии магнитной индукции сосредоточены  внутри сердечника и пересекают границу воздух-сердечник по нормали к поверхности раздела. Найти величину магнитной индукции в воздушном зазоре электромагнита.

Решение.

Магнитная индукция в зазоре и сердечнике одинакова по модулю, если зазор бесконечно мал. 

B1n=B2n

Применяя теорему о циркуляции вектора напряженности H→, получим выражения для напряженности в железе и воздухе.

Напряженность в железе равна HFe=Bμ0μFe. Напряженность в воздухе: Hv=Bμ0μv. Циркуляция вектора напряженности запишется в виде:

HFelFe+Hvlv=NI

где I — сила тока в катушке, lFe — длина контура в железном сердечнике.

Подставим сюда записанные выше выражение для напряженности:

Bμ0μFelFe+Bμ0μvlv=NI.

Отсюда выразим магнитную индукцию:

B=μ0lNlvμv+lFeμFe≈μ0lNlv+lFeμFe.

Магнитная проницаемость железа велика, и соотношением lFeμFe≪1 можно пренебречь. Тогда выражение для индукции запишется в виде:

B≈μ0lNlv.

Измерение напряженности магнитного поля методом Гаусса

Данный метод применяется для измерения магнитного поля Земли.

Определение

Постоянные магниты — это магнетики, вектор намагниченности J→ которых остается неизменным (или меняется незначительно) при внесении магнетика во внешнее магнитное поле.

На этом определении и базируется суть метода. Для измерения напряженности магнитного поля методом Гаусса берется постоянный магнит в форме стержня, намагниченный параллельно оси. Если поместить такой магнит в постоянное магнитное поле с индукцией B→, на него будет действовать вращающий магнитный момент M→.

M→=Pm→B→.

Здесь Pm→ — магнитный момент стержня. Под действием момента M→ стержень, вращаясь вокруг своего центра масс, придет в состояние равновесия и установится вдоль вектора поля B→. При небольших отклонениях от положения равновесия возникают колебания с периодом T=2πθPm→B→, где θ — момент инерции стержня. 

Магнит-стержень закрепляется перпендикулярно магнитному полю B→, а на расстоянии r от его центра помещается маленькая магнитная стрелка. Стержень можно считать магнитным диполем, а для магнитного поля стержня в месте нахождения стрелки можно записать:

B1=2Pmr3.

Под воздействием полей B→ и B→1 стрелка установится под углом α к постоянному магнитному полю:

tgα=B1B=2PmBr3.

Измеряя период T и вычисляя угол α, находят магнитный момент стержня и значение индукции магнитного поля.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

Источник: https://Zaochnik.com/spravochnik/fizika/magnitnoe-pole/izmerenije-naprjazhennosti-i-magnitnogo-polya/

Принципиальные методы измерения напряженности и индукции

Непосредственное измерение магнитного поля в веществе с помощью рамки с током (пробного витка) возможно не всегда. Так как, например, в твердое вещество пробный виток не поместишь. Но даже, если бы это было возможно не совсем ясно, как по силе, действующей на виток и ее моменту найти векторы $\overrightarrow{B\ }и\ \overrightarrow{H}$.

Существование граничных условий:

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

нормальные составляющие вектора индукции непрерывны при переходе границы магнетика и в отсутствии токов проводимости непрерывны тангенциальные составляющие вектора напряженности на границе раздела магнетика:

указывает принципиальный метод измерения магнитного поля в веществе.

Для измерения $\overrightarrow{B\ }и\ \overrightarrow{H}$ в веществе следует сделать полость и измерить вектор магнитной индукции в ней. Однако надо понимать, что результат будет зависеть от формы полости.

Рассмотрим два наиболее часто используемые метода.

  1. В магнетике делают бесконечно узкий канал, который параллелен магнитному полю. Считают, что удаление вещества в таком случае чрезвычайно мало изменят магнитное поле в окружающем магнетике. Так как мы имеем граничное условие (2), то напряженность магнитного поля в канале и окружающем магнетике одинаковы. Пробный виток помещается в канал, там измеряется величина магнитной индукции. Так как в канале магнетика нет, $\mu =1$, следовательно,
  2. \[\overrightarrow{B}={\mu }_0\overrightarrow{H}\left(3\right).\]

  3. В магнетике делают щель, которая ограничена двумя бесконечно близкими плоскостями, которые перпендикулярны магнитному полю. Опять-таки, удаление вещества из такой щели не существенно скажется на магнитном поле в окружающем магнетике. В силу граничного условия (1) векторы магнитной индукции в щели и в окружающем магнетике одинаковы. Измеряется величина $\overrightarrow{B}\ $в щели, следовательно, мы узнаем магнитную индукцию в веществе.

Пример 1

Задание: Лабораторный магнит состоит их железного сердечника, на котором находятся катушки с током (I). Сердечник имеет узкий воздушный зазор (длина его равна $l_v$).

Линии магнитной индукции сосредоточены в основном внутри сердечника. Вектор магнитной индукции пересекает границу воздушный зазор — сердечник по нормали к поверхности раздела.

Чему равна магнитная индукция в зазоре электромагнита? Число витков с током равно N.

Рис. 1

Решение:

Согласно граничному условию:

\[B_{1n}=B_{2n}\left(1.1\right)\]

магнитная индукция в зазоре и железном сердечнике одинакова по модулю. Используем теорему о циркуляции вектора напряженности ($\overrightarrow{H}$). В качестве контура возьмем контур, который проходит по оси сердечника. Будем считать, что напряженность в железе везде одна и равна:

\[H_{Fe}=\frac{B}{{\mu }_0{\mu }_{Fe}}\ \left(1.2\right).\]

В воздухе напряженность равна:

\[H_v=\frac{B}{{\mu }_0{\mu }_v}\ \left(1.3\right).\]

Циркуляция вектора напряженности может быть записана как:

\[H_{Fe}l_{Fe}+H_vl_v=NI\ \left(1.4\right),\]

где $l_{Fe}$ — длина контура в железном сердечнике, $l_v$ — длина контура в воздухе, $N$ — суммарное число витков в катушке, I — сила тока в катушке. Подставим (1.2) и (1.3) в (1.4), получим:

\[\frac{B}{{\mu }_0{\mu }_{Fe}}l_{Fe}+\frac{B}{{\mu }_0{\mu }_v}l_v=NI\ \left(1.5\right).\]

Выразим из (1.5) магнитную индукцию, имеем:

\[B={\mu }_0I\frac{N}{\frac{l_v}{{\mu }_v}+\frac{l_{Fe}}{{\mu }_{Fe}}}\approx {\mu }_0I\frac{N}{l_v+\frac{l_{Fe}}{{\mu }_{Fe}}}(1.6).\]

${\mu }_v\approx 1$. Магнитная проницаемость железа (${\mu }_{Fe}$) весьма велика, порядка, несколько тысяч, поэтому часто отношением $\frac{l_{Fe}}{{\mu }_{Fe}}\ll 1$ пренебрегают, тогда формула (1.6) приобретет вид:

\[B={\mu }_0I\frac{N}{l_v}.\]

Ответ: $B={\mu }_0I\frac{N}{l_v}.$

Определение

Постоянные магниты — магнетики, вектор намагниченности ($\overrightarrow{J}$) которых почти не изменяется при внесении магнита во внешнее не очень сильное магнитное поле.

На этом основывается метод Гаусса для измерения напряженности магнитного поля. Берется магнит, который имеет форму прямого стержня, намагничен он параллельно оси. В однородном магнитном поле с индукцией $\overrightarrow{B}$ на стержень действует вращающий момент ($\overrightarrow{M}$), равный:

\[\overrightarrow{M}=\left[\overrightarrow{P_m}\overrightarrow{B}\right]\ \left(2.1\right),\]

где $P_m$ — магнитный момент стержня. Если магнитный стержень может вращаться вокруг своего центра масс, то под действием вращающего момента он установится вдоль вектора поля ($\overrightarrow{B}$). Если вывести слегка стержень из положения равновесия, то возникнут колебания и их период (T) равен:

\[T=2\pi \sqrt{\frac{\theta }{\overrightarrow{P_m}\overrightarrow{B}}}\left(2.2\right),\]

где $\theta $ — момент инерции стержня.

Закрепим магнит-стержень перпендикулярно к магнитному полю $\overrightarrow{B}$, поместим вдали от стержня маленькую магнитную стрелку. Стержень-магнит можно считать магнитным диполем, для магнитного поля $B_1$ стержня в месте нахождения стрелки можно записать:

\[B_1=\frac{2P_m}{r3}\ \left(2.3\right),\]

где r — расстояние между центрами стрелки и стержня. Поле направлено вдоль оси магнита — стержня, то есть перпендикулярно к измеряемому полю. Под воздействием $\overrightarrow{B_1}$ и $\overrightarrow{B}$ стрелка установится под некоторым углом $\alpha $ к полю $\overrightarrow{B}$, который определен как:

\[tg\alpha =\frac{B_1}{B}=\frac{2P_m}{Br3}\left(2.4\right).\]

Измеряя угол $\alpha $ и время T, вычисляют индукцию поля и магнитный момент стрежня.

Данный метод применяется для измерения магнитного поля Земли.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/magnetiki/principialnye_metody_izmereniya_napryazhennosti_i_indukcii_magnitnogo_polya_v_magnetikah/

Магнитное поле в веществе. Часть 1

Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о основной характеристике магнитного поля – магнитной индукции, однако приведённые расчётные формулы соответствуют магнитному полю в вакууме. Что в практической деятельности встречается довольно редко.

Когда проводники с током находятся в какой–либо среде, даже в воздухе, магнитное поле, которое они создают, претерпевает некоторые, а иногда и существенные изменения. Какие изменения происходят с магнитным полем, и от чего это зависит, я расскажу в данной статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как связана индукция и напряженность магнитного поля?

Магнетиком называется вещество, которое под действием магнитного поля способно намагничиваться (или как говорят физики приобретать магнитный момент). Магнетиками являются практически все вещества.

Намагничивание веществ объясняется тем, что в веществах присутствуют свои собственные микроскопические магнитные поля, которые создаются вращением электронов по своим орбитам.

Когда внешнее магнитное поле отсутствует, то микроскопические поля расположены произвольным образом, а под воздействием внешнего магнитного поля соответствующим образом ориентируются.

Для характеристики намагничивания различных веществ используют так называемый вектор намагничивания J.

Таким образом, под действием внешнего магнитного поля с магнитной индукцией В0, магнетик намагничивается и создает свое магнитное поле с магнитной индукцией В’. В итоге общая индукция В будет состоять из двух слагаемых

Тут возникает проблема вычисления магнитной индукции намагниченного вещества В’, для решения которой необходимо считать электронные микротоки всего вещества, что практически нереально.

Альтернативой данного решения есть ввод вспомогательных параметров, а именно напряженность магнитного поля Н и магнитная восприимчивость χ. Напряженность связывает магнитную индукцию В и намагничивание вещества J следующим выражением

где В – магнитная индукция,

μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м.

В то же время вектор намагничивания J связан с напряженность магнитного поля В параметром, характеризующим магнитные свойства вещества и называемым магнитной восприимчивостью χ

где J – вектор намагничивания вещества,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества.

Однако наиболее часто для характеристики магнитных свойств веществ используют относительную магнитную проницаемость μr.

Таким образом, связь между напряженностью и магнитной индукцией будет иметь следующий вид

где μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π*10-7 Гн/м,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества.

Так как намагничивание вакуума равна нулю (J = 0), то напряженность магнитного поля в вакууме будет равна

Отсюда можно вывести выражения напряженности для магнитного поля, создаваемого прямым проводом с током:

где I – ток протекающий по проводнику,

b – расстояние от центра провода до точки, в которой считается напряженность магнитного поля.

Как видно из данного выражения единицей измерения напряженности является ампер на метр (А/м) или эрстед (Э)

Таким образом, магнитная индукция В и напряженность Н являются основными характеристиками магнитного поля, а магнитная проницаемость μr – магнитной характеристикой вещества.

Намагничивание ферромагнетиков

В зависимости от магнитных свойств, то есть способности намагничиваться под действием внешнего магнитного поля, все вещества делятся на несколько классов. Которые характеризуются разной величиной относительной магнитной проницаемости μr и магнитной восприимчивости χ.

Большинство веществ являются диамагнетиками (χ = -10-8 … -10-7 и μr < 1) и парамагнетиками (χ = 10-7 … 10-6 и   μr > 1), несколько реже встречаются ферромагнетики (χ = 103 … 105 и   μr >> 1).

Кроме данных классов магнетиков существует ещё несколько классов магнетиков: антиферромагнетики, ферримагнетики и другие, однако их свойства проявляются только при определённых условиях.

Особый интерес в радиоэлектронике ферромагнитные вещества. Основным отличием данного класса веществ является нелинейная зависимость намагничивания, в отличие от пара- и диамагнетиков, имеющих линейную зависимость намагничивания J от напряженности Н магнитного поля.

Зависимость намагничивания J ферромагнетика от напряженности Н магнитного поля.

На данном графике показана основная кривая намагничивания ферромагнетика. Изначально намагниченность  J, в отсутствие магнитного поля (Н = 0), равна нулю. По мере возрастания напряженности намагничивание ферромагнетика проходит довольно интенсивно, вследствие того что его магнитная восприимчивость и проницаемость очень велика.

Однако по достижении напряженности магнитного поля порядка H ≈ 100 А/м увеличение намагниченности прекращается, так как достигается точка насыщения JНАС. Данное явление называется магнитным насыщением.

В данном режиме магнитная проницаемость ферромагнетиков сильно падает и при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля стремится к единице.

Гистерезис ферромагнетиков

Еще одной особенностью ферромагнетиков является наличие петли гистерезиса, которая является основополагающим свойством ферромагнетиков.

Петля гистерезиса ферромагнетика.

Для понимания процесса намагничивания ферромагнетика изобразим зависимость индукции В от напряженности Н магнитного поля, где красным цветом выделим основную кривую намагничивания. Данная зависимость довольно неопределенна, так как зависит от предыдущего намагничивания ферромагнетика.

Возьмём образец ферромагнитного вещества, которое не подвергалось намагничиванию (точка 0) и поместим его в магнитное поле, напряженность Н которого начнем увеличивать, то есть зависимость будет соответствовать кривой 0 – 1, пока не будет достигнуто магнитное насыщение (точка 1).

Дальнейшее увеличение напряженности не имеет смысла, потому как намагниченность J практически не увеличивается, а магнитная индукция увеличивается пропорционально напряженности Н.

Если же начинать уменьшать напряженность, то зависимость В(Н) будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3, при этом когда напряженность магнитного поля упадёт до нуля (точка 2), то магнитная индукция не упадёт до нуля, а будет равна некоторому значению Br, которое называется остаточной индукцией, а намагничивание будет иметь значение Jr, называемое остаточным намагничиванием.

Для того чтобы снять остаточное намагничивание и уменьшить остаточную индукцию Br до нуля, необходимо создать магнитное поле, противоположное полю, вызвавшему намагничивание, причем напряженность размагничивающего поля должна составлять Нс, называемая коэрцитивной силой. При дальнейшем росте напряженности магнитного поля, которое противоположно первоначальному полю, происходит насыщение ферромагнетика (точка 4).

Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного магнитного поля зависимость индукции от напряженности будет соответствовать кривой 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 1, которая называется петлёй гистерезиса.

Таких петель для ферромагнетика может быть множество (пунктирные кривые), называемые частными циклами.

Однако, если при максимальных значениях напряженности магнитного поля происходит насыщение, то получается максимальная петля гистерезиса (сплошная кривая).

Так как магнитная проницаемость μr ферромагнетиков имеет довольно сложную зависимость от напряженности магнитного поля, поэтому нормируются два параметра магнитной проницаемости:

μн – начальная магнитная проницаемость соответствует напряженности Н = 0;

μmax – максимальная магнитная проницаемость достигается в магнитном поле при приближении магнитного насыщения.

Таким образом, у ферромагнетиков величины Br, Нс и μн (μmax) являются основными характеристиками, влияющими на выбор вещества в конкретном случае.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник: https://www.electronicsblog.ru/nachinayushhim/magnitnoe-pole-v-veshhestve-chast-1.html

МАГНИ́ТНЫЕ ИЗМЕРЕ́НИЯ

Принципиальные методы измерения напряженности и индукции магнитного поля в магнетиках

Авторы: И. Д. Подольский

МАГНИ́ТНЫЕ ИЗМЕРЕ́НИЯ, из­ме­ре­ния ха­рак­те­ри­стик маг­нит­но­го по­ля или маг­нит­ных свойств ве­ще­ст­ва (ма­те­риа­лов) – маг­нит­ной ин­дук­ции, на­пря­жён­но­сти маг­нит­но­го по­ля, маг­нит­но­го по­то­ка, маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти, на­маг­ни­чен­но­сти, ко­эр­ци­тив­ной си­лы и т. д.

Сред­ст­ва М. и. клас­си­фи­ци­ру­ют по на­зна­че­нию и прин­ци­пу дей­ст­вия. При­бо­ры для М. и. обыч­но на­зы­ва­ют маг­ни­то­мет­ра­ми; по­ми­мо обоб­щён­но­го на­зва­ния, ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся так­же на­име­но­ва­ния при­бо­ров по из­ме­ряе­мой ве­ли­чи­не или еди­ни­це из­ме­ре­ния (напр.

, тес­ла­метр – для из­ме­ре­ния маг­нит­ной ин­дук­ции; ве­бер­метр, или флюкс­метр, – маг­нит­но­го по­то­ка; гра­ди­ен­то­метр – гра­ди­ен­та по­ля; ко­эр­ци­ти­метр – ко­эр­ци­тив­ной си­лы). Из ме­то­дов М. и.

, ис­поль­зуе­мых при ис­сле­до­ва­нии свойств маг­нит­ных ма­те­риа­лов, наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны сле­дую­щие.

Ин­дук­ци­он­ный ме­тод ос­но­ван на из­ме­ре­нии элек­тро­дви­жу­щей си­лы, ко­то­рая воз­бу­ж­да­ет­ся в из­ме­ри­тель­ной (вто­рич­ной) об­мот­ке ис­сле­дуе­мо­го об­раз­ца – замк­ну­то­го (коль­цо, то­ро­ид и т. п.) или ра­зомк­ну­то­го (стер­жень, пла­сти­на, диск) – при из­ме­не­нии в нём маг­нит­но­го по­то­ка.

Ме­тод ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для оп­ре­де­ле­ния кри­вых на­маг­ни­чи­ва­ния, пе­тель гис­те­ре­зи­са, по­терь на гис­те­ре­зис и вих­ре­вые то­ки, маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти и др. ха­рак­те­ри­стик фер­ро­маг­нит­ных ма­те­риа­лов в разл. маг­нит­ных по­лях (по­сто­ян­ном, пе­ре­мен­ном, им­пульс­ном). Для М. и.

этим ме­то­дом ис­поль­зу­ют бал­ли­стич. галь­ва­но­мет­ры, вольт­мет­ры, ком­пен­са­то­ры пе­ре­мен­но­го то­ка (по­тен­цио­мет­рич. ус­та­нов­ки), фер­ро­мет­ры, ос­цил­ло­гра­фы и др. По­те­ри на гис­те­ре­зис и вих­ре­вые то­ки из­ме­ря­ют т. н.

ватт­мет­ро­вым ме­то­дом, при ко­то­ром с по­мо­щью ватт­мет­ра оп­ре­де­ля­ют мощ­ность, по­гло­щае­мую в це­пи пер­вич­ной об­мот­ки, ис­поль­зуе­мой для пе­ре­маг­ни­чи­ва­ния об­раз­ца.

Уст­рой­ст­ва для ре­ги­ст­ра­ции пе­тель гис­те­ре­зи­са на двух­ко­ор­ди­нат­ном са­мо­пис­це в мед­лен­но из­ме­няю­щем­ся по­ле на­зы­ва­ют гис­те­рио­гра­фа­ми, в пе­ре­мен­ном по­ле – фер­ро­гра­фа­ми.

Маг­ни­то­ме­ха­ни­че­ский (пон­де­ро­мо­тор­ный) ме­тод обыч­но со­сто­ит в из­ме­ре­нии си­ло­во­го воз­дей­ст­вия маг­нит­но­го по­ля об­раз­ца на маг­нит­ную стрел­ку (кру­тиль­ный маг­ни­то­метр).

Для ком­пен­са­ции влия­ния по­сто­рон­них маг­нит­ных по­лей (напр., по­ля Зем­ли) при­ме­ня­ют две про­ти­во­по­лож­но на­маг­ни­чен­ные стрел­ки (ас­та­ти­че­ский маг­ни­то­метр). Маг­ни­то­ме­ха­нич. ме­тод ис­поль­зу­ет­ся в осн.

для по­лу­че­ния кри­вых на­маг­ни­чи­ва­ния и пе­тель гис­те­ре­зи­са об­раз­цов из сла­бо­маг­нит­ных и маг­ни­то­мяг­ких ма­те­риа­лов. В не­ко­то­рых уст­рой­ст­вах (напр.

, для оп­ре­де­ле­ния кон­стант маг­нит­ной ани­зо­тро­пии) под­виж­ный об­ра­зец сам взаи­мо­дей­ст­ву­ет с внеш­ним од­но­род­ным маг­нит­ным по­лем (маг­ни­то­ме­ха­нич. ани­зо­метр).

Ка­ло­ри­мет­ри­че­ский ме­тод по­зво­ля­ет оп­ре­де­лять удель­ные по­те­ри фер­ро­маг­нит­ных ма­те­риа­лов в ши­ро­ком диа­па­зо­не ра­дио­час­тот (от очень низ­ких до сверх­вы­со­ких час­тот).

В ос­но­ве это­го ме­то­да ле­жит из­ме­ре­ние вы­де­ляе­мой об­раз­цом те­п­ло­вой энер­гии при его пе­ре­маг­ни­чи­ва­нии в ка­ме­ре изо­тер­мич., адиа­ба­тич.

или диф­фе­рен­ци­аль­но­го ка­ло­ри­мет­ра.

Ме­то­ды СВЧ-трак­та (ре­зо­на­тор­ный, вол­но­вод­ный, ко­ак­си­аль­ный) свя­за­ны с ре­зо­нанс­ным воз­дей­ст­ви­ем сфе­рич. фер­ри­то­во­го об­раз­ца на па­ра­мет­ры СВЧ-трак­та; слу­жат для ис­сле­до­ва­ния маг­нит­ных свойств фер­ри­тов, при­ме­няе­мых в СВЧ-диа­па­зо­не.

Мос­то­вые ме­то­ды ос­но­ва­ны на ис­поль­зо­ва­нии мос­тов пе­ре­мен­но­го то­ка (см. Мост из­ме­ри­тель­ный), в од­но из плеч ко­то­рых вклю­че­на об­мот­ка, на­маг­ни­чи­ваю­щая об­ра­зец.

Ин­дук­тив­ность об­мот­ки за­ви­сит от маг­нит­ных па­ра­мет­ров ма­те­риа­ла об­раз­ца.

С по­мо­щью этих ме­то­дов из­ме­ря­ют ком­плекс­ную маг­нит­ную про­ни­цае­мость, тан­генс уг­ла по­терь и удель­ные по­те­ри в об­раз­це.

С по­мо­щью Хол­ла пре­об­ра­зо­ва­те­лей оп­ре­де­ля­ют па­ра­мет­ры маг­нит­но­го по­ля вбли­зи ра­зомк­ну­тых на­маг­ни­чен­ных об­раз­цов (т. н. ме­тод Хол­ла); ис­поль­зу­ет­ся, напр., для из­ме­ре­ния ко­эр­ци­тив­ной си­лы.

Для оп­ре­де­ле­ния ха­рак­те­ри­стик маг­нит­но­го по­ля, в ча­ст­но­сти в пром.

ус­ло­ви­ях, при­ме­ня­ют так­же элек­тро­ди­на­ми­че­ский ме­тод, при ко­то­ром из­ме­ря­ют угол по­во­ро­та ка­туш­ки с то­ком под дей­ст­ви­ем маг­нит­но­го по­ля на­маг­ни­чен­но­го об­раз­ца.

К пре­иму­ще­ст­вам это­го ме­то­да от­но­сит­ся воз­мож­ность гра­дуи­ро­ва­ния шка­лы при­бо­ра не­по­сред­ст­вен­но в еди­ни­цах из­ме­ряе­мой ве­ли­чи­ны (ин­дук­ции или на­пря­жён­но­сти по­ля).

Маг­ни­то­оп­ти­че­ские ме­то­ды ос­но­ва­ны на бе­зы­нер­ци­он­ных маг­ни­то­оптич. эф­фек­тах (см.

 Кер­ра эф­фек­ты, Фа­ра­дея эф­фек­ты); по­зво­ля­ют ви­зу­аль­но на­блю­дать до­мен­ную струк­ту­ру тон­ких маг­нит­ных плё­нок (маг­ни­то­по­ля­ри­ско­пы), из­ме­рять диа­метр ци­лин­д­рич.

маг­нит­ных до­ме­нов, под­виж­ность и ко­эр­ци­тив­ность до­мен­ных гра­ниц, на­маг­ни­чен­ность на­сы­ще­ния (маг­ни­то­по­ля­ри­мет­ры), ре­ги­ст­ри­ро­вать кри­вые на­маг­ни­чи­ва­ния и пет­ли гис­те­ре­зи­са (маг­ни­то­по­ля­ро­гра­фы) и др.

При ис­сле­до­ва­нии маг­нит­ной струк­ту­ры ве­ще­ст­ва ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ре­зо­нанс­ные ме­то­ды, ос­но­ван­ные на ре­зо­нанс­ном по­гло­ще­нии энер­гии пе­ре­мен­но­го элек­тро­маг­нит­но­го по­ля элек­трон­ной или ядер­ной под­сис­те­мой ве­ще­ст­ва (см. Ядер­ный маг­нит­ный ре­зо­нанс, Электронный парамагнитный ре­зо­нанс, Фер­ро­маг­нит­ный ре­зо­нанс).

Важ­ную об­ласть М. и. со­став­ля­ют из­ме­ре­ния ха­рак­те­ри­стик маг­нит­ных ма­те­риа­лов (фер­ри­тов, маг­ни­то­ди­элек­три­ков и др.) в пе­ре­мен­ных маг­нит­ных по­лях по­вы­шен­ной и вы­со­кой час­то­ты (от 10 кГц до 200 МГц). Для этой це­ли ис­поль­зу­ют в осн. ватт­мет­ро­вый, мос­то­вой и ре­зо­нанс­ный ме­то­ды.

Из­ме­ря­ют обыч­но по­те­ри на пе­ре­маг­ни­чи­ва­ние, ко­эф­фи­ци­ен­ты по­терь на гис­те­ре­зис и вих­ре­вые то­ки, ком­по­нен­ты ком­плекс­ной маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти. Из­ме­рения осу­ще­ст­в­ля­ют при по­мо­щи пер­меа­мет­ра, фер­ро­мет­ра и др.

уст­ройств, по­зво­ляю­щих оп­ре­де­лять час­тот­ные ха­рак­те­ри­сти­ки ма­те­риа­лов.

М. и. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся при не­раз­ру­шаю­щем кон­тро­ле ма­те­риа­лов и из­де­лий, гео­ло­гич. раз­вед­ке по­лез­ных ис­ко­па­е­мых, в крио­ген­ной элек­тро­энер­ге­ти­ке, при ис­сле­до­ва­нии маг­нит­ных по­лей био­ло­гич. объ­ек­тов и в др. об­лас­тях.

Источник: https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/2153216

Booksm
Добавить комментарий