Изследване на влиянието на температурата върху магнитните свойства на феромагнетиците (Лаборатория № 11)
Работни страници
Съдържанието на произведението
Лабораторна работа номер 11.
ИЗУЧВАНЕ НА ВЛИЯНИЕТО НА ТЕМПЕРАТУРАТА ВЪРХУ МАГНИТА
СВОЙСТВА НА ФЕРОМАГНИТИТЕ
Цел на работата:Определяне на температурата на Кюри на феромагнитен образец.
Инструменти и аксесоари:
1. Феромагнитна проба.
2. Нагревателна пещ, захранвана от лабораторен автотрансформатор (LATR) с напрежение не повече от 6V.
3. Схема на термодвойка с микроамперметър за измерване на температура.
4. Милиамперметър, включен във веригата на вторичната намотка за измерване на индуктивния ток.
5. Крива на калибриране на термодвойка.
1.Теоретично въведение.
Феромагнетиците, за разлика от диа- и парамагнетиците, имат висока магнитна проницаемост, която може да варира значително под действието на външно магнитно поле и температура [1].
С повишаване на температурата магнитната проницаемост на феромагнетиците намалява и при определена температура настъпва фазов преход, в резултат на което феромагнитните свойства изчезват и при по-високи температури феромагнетикът се превръща в парамагнетик. Зависимостта на магнитната чувствителност от температурата се подчинява на закона на Кюри-Вайс:
, (11.1)
където е температурата на преход към парамагнетика (температура на Кюри);
е константа в зависимост от естеството на веществото.
Формула (11.1) е валидна при температури и описва бързо намаляване на магнитната чувствителност, когато пробата се нагрее над температурата на Кюри.
Обяснение на зависимостта на магнитните свойства от температурата е дадено от Weiss въз основа на доменната структура на феромагнетиците [2].
Един от методите за определяне на точката на Кюри на феромагнетиците се основава на използването на явлението електромагнитноиндукция. За тази цел в работата се използва експериментална постановка (фиг. 11.1), състояща се от две индуктивно свързани намотки и изследван феромагнит (феромагнитна проба).
Когато в първичната намотка протича електрически ток, през всеки оборот се възбужда магнитен ток
. (11.2)
Тук използваме формулата за магнитната индукция вътре в безкраен соленоид (или вътре в тороидална намотка)
,
където е броят на намотките на единица дължина на първичната намотка,
- площ на бобината,
е магнитната пропускливост на пробата,
- моментна стойност на тока.
Магнитният поток през вторичната намотка е
, (11.3)
където е броят на навивките на единица дължина на вторичната намотка,
- дължината на вторичната намотка,
- общият брой намотки на вторичната намотка.
Коефициентът на взаимна индукция зависи от формата, размера на намотките, взаимното им разположение и от магнитните свойства на средата. ЕМП на индукция се възбужда във вторичната намотка
. (11.4)
Първичната намотка също е нагревателната намотка на пещта. Когато токът тече в първичната намотка, феромагнитната проба се нагрява, има намаляване на магнитната пропускливост и следователно коефициента на взаимна индукция. Следователно, когато пробата се нагрява, индукционният ток ще намалее и когато се достигне температурата на Кюри, промяната в индукционния ток ще бъде максимална.
2.Експериментална част.
1. След като предварително сте се запознали с принципа на работа на инсталацията, метода за промяна на температурата с помощта на термодвойка, сглобете веригата.
2. След като получите разрешение за извършване на работа, включете веригата на термодвойката и се уверете, че светлинното петно на микроамперметъра е на нулево деление.
4.Измерванията на индуктивния ток по време на нагряване на пробата трябва да се правят на всеки 5 градуса, докато достигне определена постоянна стойност. Запишете резултатите от измерването в таблица 11.1.
, А
, А
, случаи
, 0 С
5. Начертайте зависимостта на индукционния ток във вторичната намотка от температурата на образеца.
6. По графиката намерете изменението на индуктивния ток за еднакви температурни интервали и начертайте зависимостта. Намерете температурата на Кюри от позицията на максимума на кривата.
7. Намерете грешката в дефиницията [5, 6, 7] и запишете крайния резултат. Направете заключение.
1. Каква е природата на феромагнетизма?
2. Как може да се обясни влиянието на температурата върху магнитните свойства на феромагнетиците?
3. Обяснете същността на закона на Кюри-Вайс.
4. Защо индукционната ЕМП във вторичната намотка намалява, когато пробата достигне температурата на Кюри?
5. На какъв принцип се основава методът за измерване на температурата чрез термодвойка?
1. Калашников С. Г. Електричество. М., 1977
2. Сивухин Д. В. Общ курс по физика. Т. 3. Електричество. М., 1977
3. Р. В. Телеснин и К. П. Яковлев, Курс по физика. Електричество. М., 1970
4. Физическа работилница, изд. Иверонова В.И. М., 1968
5. Касандрова O.N., Лебедев V.V. Обработка на резултатите от наблюденията. М., 1970
6. Зайдел А.Н. Грешки при измерване на физични величини. Л., 1974
7. Хъдсън Д. Статистика за физици. М., 1970