Versuch 11

Versuchsprotokoll
zum
Praktikum
Grundlagen der Messtechnik
Versuch Nr.: 11
Hysterese
Michael Lenz (Protokollant)
Jan Tino Demel
Gruppe Nr.: A
Michael Lenz (Protokollant)
Jan Tino Demel
Versuchsprotokoll zum Messtechnikpraktikum
Versuch Nr.: 11 Hysterese
vom 2.11.1999
Bad Hersfeld, den 29.3.02
1 Theoretische Grundlagen
Bei ferromagnetischen Soffen – z.B. Eisen, Nickel, Kobalt – ist der Zusammenhang zwischen der magnetischen
Feldstärke H und der Flussdichte B nicht linear und hängt außerdem noch von der Vorgeschichte ab. In der
Magnetisierungskennlinie wird dieser Zusammenhang dargestellt. War der ferromagnetische Stoff noch nicht
magnetisiert und lässt man die Größe H von Null her anwachsen, so erhält man die Neukurve. Bei weiterer
Erhöhung von H nimmt B nur noch unwesentlich zu: es haben sich alle Elementarmagnete ausgerichtet, man
befindet sich im Bereich der Sättigung. Bei Verringerung der Größe H auf Null erreicht B den Wert BR , die
Remanenzflussdichte. Um B zu Null zu machen, muss man die Richtung von H umkehren und H wieder
anwachsen lassen bis zum Wert –HC . HC heißt Koerzitiverregung. Wird H weiter erniedrigt, so erreicht man den
Punkt –BS . Hier nimmt B nur noch unwesentlich ab: alle Elementarmagnete sind nun umgepolt. Erhöht man H
nun wieder auf Null, so erreicht man den Punkt –BR. Kehrt man die Richtung von H erneut um, so erreicht man
durch Erhöhen von H den Wert HC und schließlich wieder den Wert BS (Sättigung).
Hysteresekurve
In der Neukurve laufen drei Elementarprozesse ab: Bei der
Erhöhung der äußeren magnetischen Feldstärke H nimmt
die magnetische Induktion aufgrund von Bloch-WandVerschiebungen schnell zu. Zunächst finden die leichter
verschiebbaren reversiblen Wandverschiebungen (Bereich
I) und später die schwerer verschiebbaren irreversiblen
Wandverschiebungen statt (Bereich II). Die Bezirke , die
annähernd in Feldrichtung ausgerichtet sind, vergrößern
sich auf Kosten der anderen. Das Material ist teilweise
magnetisiert. Bei weiter zunehmendem Magnetfeld H
nimmt die magnetische Induktion B nur noch geringfügig
zu. In diesem Bereich finden Drehprozesse statt (Bereich
III), bei denen sich die magnetischen Momente vollends in
die vorgegebene Feldrichtung drehen. Das Material ist bis
zur Sättigungsinduktion BS magnetisiert. Von diesem
Punkt an nimmt B nur noch Proportional zu H zu .
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Veränderungen der Weißschen Bezirke eines
Nickel-Einkristalls bei Zunahme des
Magnetfelds.
Gruppe Nr.: A
Michael Lenz (Protokollant)
Jan Tino Demel
Versuchsprotokoll zum Messtechnikpraktikum
Versuch Nr.: 11 Hysterese
vom 2.11.1999
Bad Hersfeld, den 29.3.02
2 Versuchsdurchführung
Der Versuch war gemäß nebenstehender Skizze aufgebaut.
Als Strommesser diente ein Drehspulinstrument, die
Temperatur und der Widerstand des Halbleiterplättchens
wurden mit Digitalmultimetern gemessen. Der Wert der
Induktion B wurde aus einer Eichkurve des
Halbleiterplättchens abgelesen.
2.1 Versuchsauswertung
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
Induktion [T]
1
0,5
0
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
-0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
-4
-4,5
-5
-5,5
-6
Strom [mA]
HystereseSchleife
3
Neukurve
400
500
600
700
800
900
1000
Gruppe Nr.: A
Michael Lenz (Protokollant)
Jan Tino Demel
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Versuch Nr.: 11 Hysterese
vom 2.11.1999
Bad Hersfeld, den 29.3.02
2.1.1 Remanenzinduktion
Die Remanenzinduktion beträgt bei
unserer Messung :
0,3
0,25
BR1(I=0) = 0,175 T
BR2(I=0) = 0,120 T
0,2
BR1
0,15
Der Koerzitivwert des Stromes
beträgt:
IC1(B=0) = 36mA
IC2(B=0) = 31mA
0,1
Induktion [T]
2.1.2 Koerzitivwert des
Stromes
Remanenzinduktion
0,05
IC1
IC2
0
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
-0,05
5 10 15 20 25 30 35 40
-0,1
-0,15
BR2
Koerzitivwert
-0,2
-0,25
-0,3
Strom [m A]
3 Fehlerbetrachtung
Die größte Fehlerquelle ist die Eichkurve des Halbleiterplättchens. Diese lag uns in nur sehr schlechter Qualität
als Kopie vor. Die ermittelten Widerstandswerte ließen sich nur sehr ungenau in die entsprechenden
Induktivitäten umwandeln. Hier fehlten auch die Werte für einen Widerstand über 870 Ω, so dass die
Hystereseschleife nicht bis in die Sättigung ermittelt werden konnte.
Auch sollten sowohl die Remanenzinduktionen BR1 und BR2 als auch die Koerzitivwerte des Stromes IC1 und IC2
betragsmäßig gleich sein. Dies ist bei unserer Hystereseschleife nicht der Fall. Dies ist unter anderem auf die
oben genannte Fehlerquelle zurückzuführen. Die Wertdifferenz der Remanenz beträgt ∆BR = 0,055T und
Koerzitivwerte beträgt ∆IC = 5mA.
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