5. Ph−ơng pháp nghiên cứu
3.5.Tổn hao của hợp kim (FeBSi)M trong tr−ờng xoay chiều
* Tổn hao phụ thuộc vào tần số
Các mẫu đ−ợc chuẩn bị thành dạng hình xuyến. Tổn hao riêng của lõi dẫn từ (tổn hao tổng cộng) đ−ợc xác định theo công thức:
Pg là tổn hao từ trễ; Pdx là tổn hao dòng xoáyα β, là hệ số riêng, chúng đ−ợc tính từ đồ thị sự phụ thuộc của P∑ vào f.
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 39 - Chọn mẫu Fe73,5Cu1Nb3Si17,5B5 (mẫu B) đ−ợc ủ ở nhiệt độ5500C, 10’ trong chân không ở 2 chế độ từ tr−ờng từ hóa Bm = 0,01T và Bm = 0,03T. Kết quả thực nghiệm ở hình 33. P∑ của 2 mẫu A và B không khác nhau nhiều lắm nh−ng tổn hao dòng xoay của mẫu B sau 10KHz thấp hơn hẳn so với mẫu A (Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9). Nguyên nhân do cơ chế hạt mịn (sự có mặt của siêu trật tự Fe3Si) của mẫu B.
Hình 33: Sự phụ thuộc vào tần số của đ−ợc ủ ở nhiệt độ 5500C, 10’, trong chân không.
a/ Của mẫu A b/ Của mẫu B
Khi đo sự phụ thuộc vào tần số của P∑ của các mẫu Fe73,5Cu1Nb3Si22,5-xBx (x = 5; 9; 10,5). Kết quả thực nghiệm đ−ợc trình bày ở hình 34 và bảng d−ới:
Mẫu L−ợng á kim (%ng.tử) às.103
1 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz
1 Si=17,5; B=5 225 1,4 1,4 1,0 1,8
2 Si=13,5; B=9 190 2,6 2,0 2,1 5,2
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 40 - Bảng trên so sánh sự phụ thuộc vào tần số ở hệ mẫu
Fe73,5Cu1Nb3Si22,5 – xBx (x=5; 9; 10,5).
Vậy tổn hao riêng tổng cộng các mẫu trong hệ hợp kim nanomet Fe73,5Cu1Nb3Si22,5 – xBx (x=5; 9; 10,5) tăng theo chiều tăng của tần số và hàm l−ợng nguyên tử của nguyên tố B trong hợp kim. Tuy nhiên ở hợp kim có 17,5% Si, 5% nguyên tử B tổn hao lõi riêng tổng cộng thấp hơn so với các mẫu khác ở cùng tần số. Kết quả trên hình 34.
Hình 34: Sự phụ thuộc vào tần số ở hệ mẫu Fe73,5Cu1Nb3Si22,5 – xBx
(x=5; 9; 10,5). 1. Si=17,5; B=5 2. Si=13,5; B=9 3. Si=12,5; B=10,5
3.6. Khảo sát dạng xung phụ thuộc vào tần số của lõi dẫn từ là VĐH và nanomet
Cuộn dây có số vòng sơ cấp W1, vòng thứ cấp W2 có lõi là chất sắt từ. Điện áp vào Um đã gây nên cảm ứng từ B trong lõi cuộn sơ cấp:
. 0 1 ( ) . . p t m p U t u t dt W S ∫ = W S
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 41 - ở đây Um : Biên độ xung vào
tp : Độ dài của xung
Để từ hóa cuộn dây sơ cấp thì từ lực hiệu dụng là:
1 1 1 2 2
.
I Wà =I W −I W
Với: I1W1: Là từ lực của cuộn dây sơ cấp I2W2: Là từ lực của cuộn dây thứ cấp Nếu chia 2 vế cho W1 ta có:
2 1 2 1 W I I I W à = − Mà từ tr−ờng để từ hóa mẫu: 1 0 1. 0. 2 m p U t W I B H W S d à àà àà π = = =
Nếu coi: I2 = U2/Rn là dòng điện do cuộn sơ cấp sinh ra U2 = (W2.S.U1)/(W1.S) = nU1 là biên độ điện áp ra U1 = (W1.S).(dB/dt) là giá trị biên độ điện áp vào. Thì: U2 = nU1, (n = W2/W1) Điện áp ng−ợc đ−ợc tính bằng: ' ' 2 0 . . . . m p n n R n U t R R U I I R n L à à à = = = Với: m p o U t I L à à = với 2 1 0 0 . . 2 W S L d à π = Do Um, tp, L0, Rn/ đều là các hằng số, nên giá trịn điện áp ng−ợc UR tỉ lệ nghịch với độ từ thẩm à . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 42 - Dạng xung ra đối với mẫu VĐH và nanomet, ủ ở 530o, 10’, f = 50 KHz cho thấy, ở nanomet nó ít biến dạng hơn là ở lõi vô định hình vì vật liệu có tính chất từ mềm càng tốt (nano tinh thể) thì à′ giảm càng nhanh (so với vật liệu vô định hình). Vật liệu từ nanomet có: ( ) ( ) 2 1 0, 71 f f à à ′′ = ′ Vật liệu vô định hình có: ( ) ( ) 2 1 0, 9 f f à à ′′ = ′
Khi đó, dạng xung ra đối với loại vật liệu này thể hiện trên hình 36.
Hình 36: Hình dạng xung ở tần số 200 kHz qua cuộn dây a: Có lõi là vật liệu từ vô định hình
b: Có lõi là vật liệu từ nano tinh thể
Kết quả trên đ−ợc giải thích thông qua sự phụ thuộc của điện áp UIR (cũng nh− của UR) vào à′ - phần thực của độ từ thẩm à.
0 p IR U t U R L ∼ 0 2 2 0 0 . ; W S L L L d à ωà π ′ = =
Trong đó: ω: tần số góc của điện áp đặt lên cuộn dây, S: tiết diện lõi
1 2
2
d d
d +
= : đ−ờng kính trung bình của lõi.
Vật liệu làm lõi dẫn từ có à′ càng lớn thì UIR càng nhỏ, dạng xung ra càng ít bị méo.
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 43 - Một số hình ảnh mắt trễ của vật liệu finemet ở tần số 50 Hz đã quan sát đ−ợc trên dao động ký điện tử tại phòng thí nghiệm Vật lý chất rắn của tr−ờng ĐHSP Hà Nội 2:
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 44 -
Kết luận
Trong quá trình thực hiện khóa luận, tôi đã đạt đ−ợc một số kết quả sau: - Đã tìm hiểu về vật liệu sắt từ,
- Đã xây dựng đ−ợc hệ đo đ−ờng cong từ trễ của vật liệu sắt từ bằng dòng xoay chiều,
- Quan sát đ−ợc một số hình ảnh mắt trễ của vật liệu finemet.
Và h−ớng nghiên cứu tiếp theo của em là sẽ thực hiện các thí nghiệm với độ chính xác cao hơn dể xác định đúng hơn độ tổn hao đối với các vật liệu từ.
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 45 -
Tài liệu tham khảo
1. - The university of Birmingham - GS-TS Nguyễn Hoàng Nghị:
Chủ đề 1: Cơ chế từ mềm trong vật liệu từ nano tinh thể quy luật D6 và D-1 Chủ đề 2: Vât liệu từ cùng nano đa pha. Một cơ chế từ học mới.
2. Nguyễn Phú Thuỳ (2004), Vật lý các hiện t−ợng từ, NXB ĐHQGHN.
3. Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi, Vũ Ngọc Hồng (1997), Giáo trình điện đại c−ơng, NXB GD. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4. L−ơng Duyên Bình, D− Chí Công, Nguyễn Hữu Hồ (2004), Vật lý đại c−ơng, NXB GD.
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý - 46 - Mục lục Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài ... 1 2. Mục đích nghiên cứu ... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu... 2
4. Đối t−ợng và phạm vi nghiên cứu... 2
5. Ph−ơng pháp nghiên cứu... 2
Nội dung Ch−ơng 1: Các vật liệu từ... 3
1.1. Khí điện tử tự do trong kim loại ... 3
1.2. Thuận từ của các điện tử tự do ... 7
1.2.1. Thuận từ điện tử Pauly ... 7
1.2.2. Nghịch từ điện tử Landau... 10
1.3. Các đặc điểm của vật liệu sắt từ ... 11
1.4. Đ−ờng cong từ trễ ... 16
1.4.1. Giải thích sự từ hoá của chất sắt từ... 19
1.4.1.1. Thuyết miền từ hoá tự nhiên... 19
1.4.1.2. Giải thích sự từ hoá ... 19
1.4.1.3. Giải thích nguyên nhân gây ra hiện t−ợng từ trễ ... 21
1.4.2. Công ty từ hoá ng−ợc chất sắt từ ... 21
Ch−ơng 2: Tổng hợp các dao động... 24
2.1. Ph−ơng pháp biểu diễn dao động điều hoà bằng vectơ quay... 24
2.2. Tổng hợp hai dao động điều hoà có ph−ơng vuông góc với nhau và có cùng tần số... 25
2.2.1. Tr−ờng hợp ϕ2−ϕ1=2kπ ... 26
2.2.2. Tr−ờng hợp ϕ2−ϕ1=(2k+1)π ... 26
Trịnh Thị Hằng K 29D- Vật Lý
- 47 -
2.3. Các đ−ờng Litxaju cho dao động tổng hợp ... 29
2.4. Sự đồng nhất các dao động cơ - từ... 30
Ch−ơng 3: Thực nghiệm ... 31
3.1. Từ hoá mẫu bằng dòng một chiều ... 31
3.2. Từ hoá bằng tr−ờng xoay chiều... 32
3.3. Sơ đồ nguyên lý đo đ−ờng cong từ trễ trong tr−ờng xoay chiều... 34 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.4. Đ−ờng từ trễ động. Đo sự phụ thuộc của B(H) ... 35
3.5. Tổn hao của hợp kim (FeBSi)M trong tr−ờng xoay chiều ... 38
3.6. Khảo sát dạng xung phụ thuộc vào tần số của lõi dẫn từ là vô định hình và nanomet ... 40
Kết luận... 44