Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана-Дезорма: Метод, указ. / Сост.: Е.А. Будовских, В.А. Петрунин, Н.Н. Назарова, В.Е. Громов: СибГИУ.- Новокузнецк, 2001.- 13 (2)
(Методические материалы)

Значок файла ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТИ ГАЗА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ К ТЕПЛОЁМКОСТИ ГАЗА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЁМЕ (2)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ ПРИЗМЫ И ДИСПЕРСИИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА (1)
(Методические материалы)

Значок файла ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПОГАСАНИЯ В КРИСТАЛЛЕ С ПО-МОЩЬЮ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МИКРОСКОПА Лабораторный практикум по курсу "Общая физика" (2)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа 7. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА. ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА (4)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа № 7. ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОЛЯРИЗАЦИИ С ПОМОЩЬЮ САХАРИМЕТРА (1)
(Методические материалы)

Значок файла Лабораторная работа 6. ДИФРАКЦИЯ ЛАЗЕРНОГО СВЕТА НА ЩЕЛИ (4)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Исследование магнитных свойств ферромагнетиков

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ1 Снятие  основной кривой намагничивания.2 Построение зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.3 Определение остаточной индукции B0 и коэрцитивной силы H0 ферромагнетиков. 2 БИБЛИОГРАФИЯ1 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- М.: Наука, 1989.- 496 с. 2 Черкашин В.П. Физика. Электричество и магнетизм.- Киев: Выща шк., 1986.- 168 с.3 Практикум по физике. / Под. Ред. Ф.А. Николаева.- М.: Высш. шк., 1991.- 151 с.4 Чолпан П.П. Основи фiзики. Навч. Посiбник.- Киев: Выща шк., 1995.- 488 с. 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ  ВВЕДЕНИЕ

По магнитным свойствам физические тела можно разделить на три класса: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Диамагнетики характеризуются относительной магнитной прони-цаемостью m ? 1, т.е. эти тела, внесенные в магнитное поле, ослабляют его. К диамагнетикам относятся инертные газы, дистиллированная вода, медь, золото, серебро, цинк, висмут, т.е. тела, атомы и молекулы которых характеризуются близким к нулю магнитным моментом в отсутствии магнитного поля. Парамагнетики  характеризуются m ?1. Они несколько усиливают магнитное поле, обычно на сотые доли процента, если их внести в это поле. Атомы парамагнетиков имеют небольшой магнитный момент и в отсутствии магнитного поля. К парамагнетикам относятся щелочные металлы, алюминий, кислород, азот. Наиболее ярко магнитные свойства проявляются у ферромагнетиков, для которых  m >> 1, то есть при внесении во внешнее магнитное поле они усиливают его во много раз. К ферромагнетикам относятся  железо и его сплавы,  в том числе широко используемые в постоянных магнитах алюминиево-никелевые стали, никель, кобальт, полупроводниковые соединения типа MeO?Fe2O3, называемые ферритами, используемые в радиоэлектронике и элементах вычислительной техники. Теория ферромагнетизма может быть вкратце сведена к следующим положениям: в ферромагнетиках при температурах, не превышающих критических значений, характерных для каждого типа ферромагнетика и называемых точкой Кюри (например, для железа точка Кюри равна     770 0С), существуют небольшие области с размерами 10-4...10-6 м, самопроизвольно намагниченные до насыщения, это - магнитные домены. Магнитные моменты различных доменов в отсутствии внешнего магнитного поля ориентированы хаотично, поэтому весь ферромагнетик в целом практически не обладает магнитным моментом, намагниченность его близка к нулю.Причиной образования доменов является взаимодействие собственных (спиновых) магнитных моментов электронов в атомах ферромагнетиков, приводящее к ориентации их моментов в одном направлении. Поскольку энергия магнитного поля возрастает пропорционально квадрату магнитного момента, то энергетически невыгодно, чтобы все тело, либо его крупные части, были намагничены в одном направлении, именно поэтому происходит дробление магнетика на домены, сравнительно небольшие магнитные моменты которых компенсируют друг друга.Совершенно отличной от  других магнетиков является зависимость вектора намагниченности ферромагнетика  и магнитной индукции  от напряженности внешнего магнитного поля ,                                 (1) ,                                     (2)где c - магнитная восприимчивость ферромагнетика;       m0 = 4p?10-7 Гн/м - магнитная постоянная. 
Рисунок 1

Эти зависимости носят нелинейный характер и образуют кривую, называемую петлей гистерезиса (от греческого - запаздывание). На ри-сунке 1 показан общий вид зависимости В = f(H). При увеличении напряженности магнитного поля до некоторого значения HS наступает предельное значение Вm при полном, насыщаю-щем значении намагниченности тела сердечника JS. При уменьшении напряженности магнитного поля до нуля, образец сохраняет остаточную магнитную индукцию BR (остаточную намагниченность JR). Это свойство ферромагнетиков используется в элементах памяти вычислительных машин и в постоянных магнитах. Если изменить направление магнитного поля на противоположное первоначальному, то при значении напряженности "-HC " намагничен-ность тела сердечника обращается в нуль. Такое значение напряжен-ности магнитного поля, при котором остаточная намагниченность исчезает, называется коэрцитивной силой. Магнитотвердые материалы характеризуются коэрцитивной силой HC > 400 , а магнитомягкие характеризуются HC < 10 . Площадь петли гистерезиса пропорцио-нальна работе по перемагничиванию единицы объема ферромагнетика. Поэтому понятно, что магнитомягкие материалы, характеризуемые узкой петлёй  гистерезиса, используются в сердечниках трансформато-ров, то есть там, где надо снижать потери энергии на перемагничивание, а магнитотвердые стали используются в постоянных магнитах.4 ПРИБОРЫ И ПРИНААДЛЕЖНОСТИ1 Тороидальный трансформатор.2 Электронный осциллограф.3 Понижающий трансформатор 220/42.4 Источник питания (УИП-2, или делитель напряжения).5 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема лабораторной установки для изучения фер-ромагнетиков в переменном магнитном поле изображена на рисунке 2. В качестве исследуемого образца используется ферромагнитный сердечник тороидального трансформатора Т, первичная обмотка которого питается от потенциометра Rп , подключенного к источнику переменного напряжения U = 42 В. Возникающий при этом ток I1 создает на сопротивлении R1 падение напряжения Ux, связанное с напряженностью переменного магнитного поля H трансформатора T соотношением

,   ,                  (3)где l1 - длина первичной обмотки трансформатора Т (средняя длина тороидального сердечника); I1 - сила тока, намагничивающего образец; N1 - число витков первичной обмотки. 
Рисунок 2
Таким образом, на вход X осциллографа подается напряжение Ux, пропорциональное напряженности Н магнитного поля тороидального трансформатора Т.Для измерения магнитной индукции В в ферромагнитном сердечни-ке тороидального трансформатора Т применяется метод, основанный на законе электромагнитной индукции e = - . Поскольку потокосцеплениеФ = BSN2,где S - сечение тороида;       N2 - число витков вторичной обмотки трансформатора Т, то = .Следовательно, напряжение во вторичной обмотке пропорционально производной . Для того чтобы подать на вход Y осциллографа напряжение Uy, пропорциональное В, необходимо между вторичной обмоткой трансформатора Т и входом Y осциллографа включить интегрирующую цепочку R2C (рисунок 2). Действительно, преобразовав предыдущее выражение, получим ,                                      (4)- закон Ома для переменного тока,где I2 - ток во вторичной обмотке трансформатора Т;       R2 -активное сопротивление (рис. 2).

ЭДС самоиндукции вторичной обмотки считаем незначительной, т.к. число витков невелико.

R2 и C подобраны таким образом, что индуктивное и емкостное сопротивления пренебрежимо малы по сравнению с активным R2, тогда  и,                                       (5)где - величина заряда на обкладках конденсатора C. Следовательно, ,   .Таким образом, напряжение Uy на конденсаторе C, подаваемое на вход Y осциллографа, пропорционально индукции магнитного поля B в ферромагнитном сердечнике тороидального трансформатора Т. При подаче напряжения Ux на горизонтально отклоняющие пластины, а Uy - на вертикально отклоняющие пластины происходит сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний электронного луча. В результате за полный период колебаний луч воспроизводит на экране осциллографа в определенном масштабе петлю гистерезиса, которая может служить основой для изучения магнитных характеристик ферромагнетиков.6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫа) Подготовка установки к измерениям1 Включить осциллограф, прогреть его 5...7 минут. 2 Установить ручки управления усилением входных сигналов осциллографа по осям "X" и "Y" в нулевое положение.3 Электронный луч осциллографа сфокусировать в центр экрана.4 Включить рабочую установку через понижающий трансформатор 220/42 в сеть и подключить ее к осциллографу. Напряжения установки Ux и Uy  подаать соответственно к входам X и Y осциллографа (при этом клеммы “Земля” осциллографа и установки соединяются между собой).5 Ручку потенциометра Rп установить в положение, соответствующее максимальному напряжению на первичной обмотке трнсформатора Т и получению насыщенной петли гистерезиса на экране осциллографа.6 Ручками “Усиление" и "Синхр” добиться оптимального расположения насыщенной петли гистерезиса на экране осциллографа (при дальнейших измерениях эти ручки не трогать).б) Проведение измерений1 Измерить (в делениях шкалы по осям X и Y) коэрцитивную силу  и остаточную магнитную индукцию  на по-лученной петле гистерезиса (l0x  и l0y- длины сечения площади петли осью X  и Y). Результаты измерений занести в таблицу 1.Таблица 1
Размер файла: 167.5 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров