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					       Proj.34 Frromagnetic Hysterisis

   • Introduction
      – 강자성체
            • 자기장을 가하면 자화가 일어남
            • 자기장을 제거 시켜도 자화가 남아 있음
              (영구자석)
      – 본 프로젝트
            • 강자성체의 자화과장 및 자화곡선 이해
            • 철심(Iron core)의 자화곡선 측정




물성측정 및 실습
        Proj.3 Frromagnetic Hysterisis

   • 이론
      – 자화(Magnetization)
            • 외부 자기장(Magnetic Field) H 에 의해 물질 내
              에 자속밀도(Magnetic induction) B 가 유도되는
              것
      – 자화의 크기
            • Magnetic moment m
            • Magnetization M
      – 자화율, 투자율의 정의
                H / M   B/ H
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   • 이론
      – 자화율과 투자율의 관계
      B  o ( H  M )                       o (1   )
      B  o ( H  M )  o (1   ) H      r   / o  (1   )

      – 자성관련 단위
               mks       cgs
        H      A/m    Oe(oersted)         o  4 107 H / m
        B    T(tesla)  G(gauss)
        M      A/m    Oe(oersted)        지구자기장: 0.7 G
           H/m, Tm/A     -
                                         1 G = 10-4 T
               -         -

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• 이론
   – 자성의 종류
      • 반자성(Diamagnetism) 물질
            – 물질을 구성하는 원자의 자기 모멘트가 없음
            – 자기장을 가하면 자기장에 반대방향으로 자기 모멘트
              가 유도됨
                                  궤도 자기모멘트
      • 상자성(Paramagnetism) 물질     + 스핀자기모멘트
            – 원자의 자기 모멘트가 존재
            – 자기장이 없는 경우 원자의 자기모멘트가 무질서하게
              놓임. 총 자기모멘트 없음
            – 자기장이 가해지면 원자 자기모멘트가 자기장 방향으
              로 정렬, 약하게 자화됨.
            – 알루미늄, 주석, 백금, 이리듐 등

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   • 이론
      – 자성의 종류
            • 1강자성 물질
              –   인접한 원자들의 자기모멘트가 나란히 배열
              –   자구(magnetic domain)를 이룸
              –   자기장을 걸면 자기장 방향으로 강하게 자화됨
              –   자기장 제거 후에도 자화가 남아 있음
              –   철, 코발트, 니켈 합금이 대표적 경우




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  • 이론
     – 자벽
        • 에너지 최소화
        • 외부 자기장
          없애기




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   • 이론
      – 자벽
            • 결정의 방향에 따라 자화 용이축이 존재
               – Easy and hard directions
       Single iron crystal




                                [100]

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   • 이론
      – Polycrystalline material의 자구구조
            • 서로 다양한 방향으로 놓인 single crystal 구성


                                     Grains




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  • 이론
     – Polycrystalline
       materials의
       M-H 곡선
        •   가역적 자벽이동
        •   비가역적 자벽이동
        •   비가역적 자화회전
        •   포화




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   • 이론
      – Hysteresis Loop 특성




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    • 이론
         – Hysteresis Loop 특성
Residual           M   Saturation magnetization
magnetization Mr                                  B




                                     H




 Coercive force
 or field, Hc

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   • 이론
      – Hysteresis Loop 특성에 따른 용도




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   • 실험
         – 측정원리
                          단면적 A                d
                                       U2  
 철심                                            dt
                                         N 2 AB
                                                      dB
    I1           N1       N2      U2   U 2  N2 A
                                                      dt
                                                       t
                                                  1
                                       B(t )         U 2 (t )dt
                                                 N2 A 0
         N1
   H       I1        유효길이 l
         l

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   • 실험
      – 장치개요
            • 시편
                – Iron core with yoke (562 11)
            • Coil with 250 turns (562 13) 2개




       562 13               562 11               562 11

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   • 실험
      – 장치개요
            • I1 가하기
              – Transformer, 6/12AC(521 210)
                + Function Generator (522 62)
                                           522 62


        6V      12 V
        5A      2.5 A
                        521 210




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   • 실험
      – 절차(컴과 연결, 제공된 소프트웨어 이용)
            • Sensor CASSAY + CASSAY lab software
            • I1, U2 측정, H, B 계산, H-B 그래프 그리기
                                            524 200
                         Serial interface




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   • 분석
      – B-H loop
            • 초 투자율 측정
            • Hc , Br , Bsat 측정
      – M-H 그래프 그리기
            • 초 자화율
            • Hc , r , sat 측정




물성측정 및 실습

				
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posted:6/16/2012
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