Elektryczność i Magnetyzm

Prezentacja na temat: "Elektryczność i Magnetyzm"— Zapis prezentacji:

1 Elektryczność i Magnetyzm
Wykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk Wykład dwudziesty trzeci 6 maja 2010

2 Z poprzedniego wykładu
Indukcyjność zwojnicy na rdzeniu zamkniętym zależy tylko od liczby zwojów Funkcja Langevina Przybliżenie pola średniego – opis ferromagnetyzmu Paramagnetyzm Curie, Curie-Weissa, Van Vlecka, Pauliego Fazy uporządkowane magnetycznie: Ferromagnetyk, antyferromagnetyk, ferrimagnetyk Magnetostrykcja

3 Twardy dysk

4 Twardy dysk głowica

5 Informacja na twardym dysku
Nanometrowa skala odległości

6 Zapis i odczyt informacji
GMR: gigantyczny magnetoopór w strukturach warstwowych

7 Gigantyczny magnetoopór w strukturze warstwowej
FM NM Albert Fert, Peter Gruenberg Nobel za GMR A. Fert et al.

8 GMR i zawór spinowy rozpraszanie elektronu z odwróceniem spinu
Zawór spinowy: warstwa „miękka” i warstwa trwale namagnesowana

9 Exchange bias Zawór spinowy: warstwa „miękka” i warstwa trwale namagnesowana Sposób na trwałość namagnesowania: sprzężenie ferromagnetyk – antyferromagnetyk (exchange bias) Ferromagnetyk Antyferromagnetyk Idealizacja Bliżej rzeczywistości

10 Exchange bias Antyferromagnetyk Para sprzężonych warstw Ferromagnetyk
Jak zorientować antyferromagnetyk? Ferromagnetykiem

11 Gęstość zapisu informacji

12 Pojemność twardego dysku

13 Transformator Oscylo- U ~ skop
Przybliżenie wspólnego strumienia magnetycznego (w rdzeniu) Uwaga: teraz I jest natężeniem prądu doprowadzonego do zwojnicy!

14 Mechanizmy strat w transformatorze
Jak sprawdzić wkłady do strat pochodzące od oporu uzwojenia i histerezy? Oscylo- skop U ~ U1 – R1I1 -RI1 U1 + RI1 R

15 Transformator nieobciążony
Odbiornik U ~ M L1, R1 L2, R2 Prawa Kirchhoffa w obwodzie pierwotnym i wtórnym czyli Przekładnia napięciowa

16 Mechanizmy strat w transformatorze
Opór uzwojeń (straty silnie zależne od obciążenia) – zaniedbywalny Magnetostrykcja Promieniowanie fali elektromagnetycznej Prądy wirowe w rdzeniu Praca przemagnesowania (histereza, straty niezależne od obciążenia) – mechanizm dominujący

17 Transformator - pomiary
miernik mocy A U ~ V Prąd jałowy głównie indukcyjny (cos   0.3) Straty w oporze uzwojenia małe, przy obciążeniu umiarkowanym prądem mała zmiana mocy strat Przekładnia napięciowa (240/68) nieznacznie zmienia się przy obciążeniu Sprawność około 96%

18 Transformator obciążony
Odbiornik U ~ M L1, R1 L2, R2 Prawa Kirchhoffa w obwodzie pierwotnym i wtórnym

19 Transformator obciążony

20 Transformator - dyskusja
Transformator idealny: L1 L2 = M 2, L1/L2 = n12/n22 , R1 = R2 = 0 Prąd jałowy I10 Schemat zastępczy transformatora idealnego U1 Zn12/n22 L1 -U1 n2/n1 Z Od strony uzwojenia pierwotnego Od strony uzwojenia wtórnego

21 Transformator idealny - podsumowanie
Prąd jałowy (uzwojenie wtórne rozwarte) nie pobiera mocy Przekładnie Napięciowa: jak liczby zwojów Prądowa: liczona po odjęciu prądu jałowego, odwrotnie do liczb zwojów Znak minus: kompensacja zmiany strumienia Sprawność 100% Pominięte mechanizmy strat: histereza, prądy wirowe w rdzeniu, opór uzwojeń

22 Transformator magnetycznie idealny obciążony opornikiem
Z oporem uzwojeń: L1 L2 = M 2, L1/L2 = n12/n22 , R1, R2  0, Z = R Sprawność transformatora maleje zarówno dla małych jak i dla dużych wartości R W rzeczywistości dochodzą jeszcze straty na histerezę i prądy wirowe w rdzeniu. W dobrych transformatorach (o dużej mocy) są one dominujące, a sprawność przekracza 95%.