Thiết bị của bài thí nghiệm bao gồm (Hình 5):
1. Cuộn dây, 600 vòng
2. Lõi sắt, hình chữU, đặc 3. Lõi sắt, hình thanh, đặc
4. Chuyển mạch đểđổi chiều dòng điện 5. Biến trở 10 Ω; 5,7 A
6. Đầu dò Hall, thanh kẹp, cáp bảo vệ
7. Cáp kết nối, đầu cắm 4 mm, 32 A, màu đỏ, l = 75 cm
8. Cáp kết nối, đầu cắm 4 mm, 32 A, màu xanh, l = 75 cm
9. Cobra3 cơ bản-Unit, USB
10.Nguồn cung cấp 12V/2A
11.Cobra3 đo mô-đun Tesla
12.Phần mềm Cobra3 Force / Tesla
13.PC, Windows ® XP hoặc cao hơn
3.3.2. Nhiệm vụ thực hành
Ghi lại các đường cong từ trễ cho một lõi sắt đặc
Nguyên tắc:
Một từtrường được tạo ra trong một lõi sắt khép kín bởi một dòng điện liên tục đi
qua hai cuộn dây. Giá trị của cường độ từ trường (B) bên trong lõi thép được đo bằng
Hình 4: Đường cong từ trễđược ghi lại trên chương trình đo
Các bước tiến hành:
Hình 5: Sơ đồ lắp đặt bộ thí nghiệm đường cong từ trễ
Bước 1: Lắp ráp bộ thí nghiệm theo Hình 5 (đã mắc sẵn).
Bước 2: Kết nối hai cuộn dây tới một nguồn điện có thểthay đổi được hiệu điện thế ra.
Lưu ý, các cuộn dây nên đặt xa vị trí máy tính để tránh những sai sót trong quá trình chuyển dữ liệu do sự can thiệp của các từtrường mạnh.
Bước 3: Kết nối cáp của đầu dò Hall với mô-đun Force / Tesla và gắn đầu dò Hall dưới lõi sắt ngắn sao cho đầu dò Hall nằm tiếp giáp trực tiếp với lỗ khoan trong lõi thép. Mật
độthông lượng Bođược đo bởi đầu dò Hall và dòng điện I đi qua cuộn dây được ghi lại
vào trong máy tính thông qua phần mềm “Measure”.
Bước 4: Mở máy tính, vào biểu tượng Measure, Chọn File → New measurement → OK.
Thiết lập các thông sốđo trong phần mềm theo Hình 6a, “Option” vào Hình 6b.
Hình 6: Thông sốđo cần thiết lập trong phần mềm đểđo đường cong từ trễ
Lựa chọn biểu tượng "Continue" đểvào hình theo dõi quá trình đo (Hình 7).
Chú ý: Chỉ được phép đảo công tắc chuyển mạch để tạo ra một từtrường ngược lại khi trong mạch không có dòng (vặn núm quay cho điện thế về 0). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vịtrí 1 là dòng dương (+) (đặt công tắc chuyển mạnh ở vị trí 1, bên trái) Vị trí 2 là dòng âm (-) (bên phải)
Hình 7: Giá trị của cường độ từtrường và dòng điện được hiển thịtrên chương trình đo
Nhiệm vụ 1: Khử từdư trong lõi thép
Các bước tiến hành như sau:
• Đặt công tắc ở vị trí 1. Xoay núm vặn điện thế, theo dõi màn hình nếu I và B cùng
tăng làm tiếp bước sau.
• Đảo công tắc sang vị trí 2 để tạo ra từtrường ngược khử từtrường dư B. Xoay
núm vặn điện thế từ từđể từ trường ngược đạt tới giá trị - 0,05 T, sau đó xoay núm điện thế về 0.
• Nếu B vẫn chưa đạt giá trị 0 thì phải lặp lại thao tác đặt từtrường ngược - 0,05 T một số lần cho đến khi giá trị đó xấp xỉ bằng 0.
a. Tại sao phải khử từdư trong lõi thép?
b. Nếu không khử từthì đường cong từ trễ của lõi thép và các thông sốnhư từ dư,
lực kháng từ, moment từ bão hoà có bị thay đổi không? Tại sao?
c. Ngoài cách khử từđã làm còn có cách nào khác không? Giải thích.
Nhiệm vụ 2: Ghi dữ liệu đo để vẽ lại đường cong từhoá và xác định lực kháng từ
và từdư
Các bước tiến hành như sau:
• Đặt công tắc về vị trịdương (1). Thay đổi điện thế từ giá trị0 đến cực đại đểđạt tới từtrường bão hòa (B khoảng 0,3 T và I khoảng 2 A). Ghi lại mọi giá trị bằng cách nhấn nút "space" sau mỗi thay đổi của điện thế.
• Sau khi tăng đến giá trị cực đại, giảm điện thế từ từ cho đến khi I=0 A. Ghi lại mọi giá trị bằng cách nhấn nút "space" sau mỗi thay đổi của điện thế.
• Khi I=0 A sử dụng công tắc chuyển mạch đảo ngược cực của điện thế. Lặp lại
quá trình tăng, giảm hiệu điện thếnhư hai bước trên cho đến khi nhận được đường B phụ thuộc I khép kín.
• Để dừng đo, nhấn nút "close". Khi đó, các giá trịđo được lưu lại trong bộ nhớ và
trình bày theo dạng đồ thị cường độ từ trường theo cường độ dòng điện đi qua
cuộn dây.
Chú ý
Đểcó đường cong từ trễcó độ phân giải tốt, nên tăngdòng điện khoảng 20 mA cho một điểm đo.
a. Để xuất file dữ liệu, vào “Measurement” chọn “Export data…” chọn “Save to
file” để xuất dữ liệu dưới dạng cột. Ghi lại đường dẫn của file dữ liệu.
b. Sử dụng chương trình Origin để chuyển đổi từđồ thịB(I) sang đường cong từ trễ:
đồ thị B(H). Biết mối quan hệ của I và H như sau:
H = I · n / L (n/L = 2586 m-1) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vẽđường cong từ trễ của mẫu và xác định lực kháng từvà độ từdư của lõi
sắt từ dữ liệu đã đo được. Xử lí hình ảnh sau đó đổi tên hình ảnh theo qui định (ghi
đường dẫn của file vào phiếu trả lời).
Các lưu ý trong quá trình thí nghiệm:
• Chỉ có một đầu dò Hall duy nhất cho nên phải bảo quản cẩn thận, tránh va đập làm gẫy.
• Vịtrí đầu dò Hall hết sức quan trọng nó làm các thông sốthay đổi rất nhiều.
3.4. CÂU HỎI MỞ RỘNG
1. Tìm hiểu nguyên lí đo đường cong từ trễ
2. Sự phân loại các vật liệu từ, các đặc tính của vật liệu sắt từ. Thuyết miền từ hoá tự nhiên trong việc giải thích các đặc tính của vật liệu sắt từ.
3. Giải thích sựhình thành đường từ trễ, nguyên nhân gây ra hiện tượng trễ từ. 4. Phân loại vật liệu từ theo đường cong từ trễ.
Bài 4. XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CURIE CỦA FERIT TỪ
4.1. MỤC ĐÍCH
• Tìm hiểu về sự chuyển pha sắt từ thuận từ, khái niệm nhiệt độ Curie.
• Xác định nhiệt độ Curie của một mẫu Ferit từ.
4.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
4.2.1. Vật liệu sắt từ và nhiệt độ Curie
Các vật liệu sắt từ (Fe, Ni, Co,...) nếu được đặt vào từtrường H sẽ bị từ hoá (nhiễm từ tính) rất mạnh. Nguyên nhân là do bên trong khối sắt từkhi đó xuất hiện một từtrường phụB’cùng hướng và rất lớn so với H. Vì vậy, từtrường tổng hợp trong khối sắt từ có giá trị bằng:
B = oH + B’ = oH
Hệ số gọi là độ từ thẩm của sắt từ. Trị số của phụ thuộc phức tạp vào độ lớn của H và có thểđạt tới khoảng 104, nghĩa là từ trường tổng hợp trong khối sắt từ có thể
lớn gấp hàng vạn lần so với từtrường ngoài. Do đặc tính này, các vật liệu sắt từ được dùng rộng rãi trong kỹ thuật điện để làm lõi từ của biến thế điện, động cơ điện, nam
châm điện, rơ le điện từ... Các chất sắt từ, bên cạnh khảnăng được từ hoá mạnh còn có hàng loạt tính chất cơ bản khác với các tính chất của thuận từ và nghịch từ, như sự phụ
thuộc không tuyến tính vào H củacảm ứng từB, hiện tượng từ trễ, hiện tượng từ giảo. Tuy nhiên, tính chất sắt từ chỉ xuất hiện trong một khoảng nhiệt độxác định. Nếu khối sắt từ bịnung nóng đến nhiệt độ T TC thì tính chất sắt từ biến mất và nó trở thành chất thuận từ. Nhiệt độ TCđược gọi là nhiệt độ Curie, giá trị của nó phụ thuộc vào bản chất của chất sắt từ. Bên cạnh đó, chất sắt từở nhiệt độ Curie còn có hàng loạt dịthường về
nhiệt dung, điện trở suất, hệ số từ giảo. Ở gần nhiệt độ Curie, hệ số từhoá ban đầu của chất sắt từđạt đến cực đại. Các đặc tính của chất sắt từ có thể giải thích bằng thuyết miền từ hoá tự nhiên.