12565

ЯВЛЕНИЕ МАГНИТОСТРИКЦИИ

Лабораторная работа

Физика

ОТЧЕТ по лабораторной работе №4 ЯВЛЕНИЕ МАГНИТОСТРИКЦИИ ВВЕДЕНИЕ Явление магнитострикции заключается в изменении формы и размеров ферромагнетика при изменении его намагниченности в магнитном поле. Магнитострикция позволяет выяснить природу сил которые опред...

Русский

2013-05-02

733.5 KB

13 чел.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №4

ЯВЛЕНИЕ МАГНИТОСТРИКЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Явление магнитострикции заключается в изменении формы и размеров ферромагнетика при изменении его намагниченности в магнитном поле. Магнитострикция позволяет выяснить природу сил, которые определяют ферромагнитные свойства вещества. С помощью термодинамики удается связать объемный магнитострикционный эффект напряженностью магнитного поля. В работе исследуется характер зависимости продольной и поперечной магнитострикции от напряженности внешнего магнитного поля.       

. ТЕОРИЯ

Элементарными носителями магнетизма в ферромагнетиках являются, в основном, спиновые магнитные моменты электронов. Между ними существует два основных типа взаимодействия: обменное и магнитное

Обменные силы носят квантово-механический характер и не имеют классических аналогов. Расчеты квантовой механики показывают, что в случае системы взаимодействующих электронов наиболее выгодным может быть состояние системы, когда спиновые магнитные моменты ориентированы одинаковым образом. Это говорит о наличии самопроизвольной намагниченности в ферромагнитных телах в отсутствия внешнего магнитного поля.

При нулевой напряженности магнитного поля термодинамически устойчивому состоянию макрообразца согласно классической термодинамике отвечает размагниченное состояние, ибо, в противном случае, на поверхности образца имеется магнитное поле, с которым связана положительная энергия. Обменное взаимодействие стремится создать в образце намагниченность. В результате «борьбы» этих тенденций происходит разбиение ферромагнитного образца на области однородной намагниченности (домены).

Первое начало термодинамики для ферромагнитного тела можно записать в виде

,                                     (1.1)

где

– теплота, подведенная к телу

– работа, связанная с деформацией тела

– работа по намагничиванию тела

Соотношение (1.1) для стержня длиной L можно переписать в виде:

,                        (1.2)

где T и S – температура и энтропия соответственно;

x – сила упругости;

p – внешнее давление;

V – объем стержня;

H и M – напряженность магнитного поля и намагниченность образца;

Экспериментально показано, что объемная магнитострикция в большинстве случаев пренебрежимо мала. Это значит, что в (1.2) , поэтому

                                        (1.3)

Из (1.3) следует принципиальная возможность зависимости модуля Юнга от напряженности магнитного поля.

          

. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Принципиальная схема экспериментальной установки

1 - блок питания электромагнита УИП-1; 2 - амперметр; 3 - электромагнит; 4 - стабилизированный источник питания моста «Агат»; 5 - микроамперметр B7-21; 6 - кнопка включения поля, r1 - сопротивление тензометра; R3,R4 - сопротивление плечей моста (R3= 200 Ом); Rm , R22 - сравнительное плечо моста (магазины сопротивлений); R5 - балластное сопротивление; K1 , K2 - переключатели включения микроамперметра; K3 - переключатель, включения тензометров в мостовую схему.

Рис. 1

Тензометрический метод измерения магнитострикций заключается в следущеи. На поверхности исследуемого образца приклеивается тензометрический датчик. Тензометр представляет собой тонкую  проволочку из нихрома, приклеенную на рисовую бумагу клеем, обеспечивающим электрическую изоляцию проволочки. Сверху . проволочка также покрывается рисовой бумагой.

При изменении длины образца под действием магнитного поля проволочка также изменяет свою длину. Возникающие изменения сопротивления(из-за изменения длины проволочки) измеряются мостовой схемой, в нулевой цепи которой включен микроамперметр высокой чувствительности!. Принципиальная схема установки приведена на рис.2.1. Сопротивление каждого тенхорометрического датчика R1 составляет 200 Ом. Питание мостовой схемы осуществляется через источник постоянного напряжения типа "Агат".

Магнитное поле создается электромагнитом 3. Напряженность магнитного поля Н определяется по градуировочной кривой зависимости Н от тока электромагнита I. Питание электромагнита осуществляется универсальным блоком питания УИП-1 1. Регулировка тока электромагнита осуществляется изменением выходного напряжения блока питания 1.

Величина линейной магнитострикции определяется из формулы для тока, протекающего через микроамперметр 5:

. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1. Задание

3.1.1. настоящей работе необходимо определить величину линейной магнитострикции двух образцов – поликристаллического никеля и прессированного никелевого порошка – как функцию напряженности магнитного поля.

3.1.2.Построить графические зависимости

3.1.3. Ввести образец 1и зафиксировать его положение в магните.

Переключатель K3 перевести в положение Т. При отключенном токе электромагнита установить мост вблизи равновесия, для чего включить переключатель K2  «грубо» и, изменяя сопротивление R22 установить на нуль показания микроампермтра B7-21. Затем, включив переключатель К1  «точно», повторить установку нуля.

3.1.4. Записать значение сопротивлений R21 и R22 , затем увеличить R22 на величину 20 Ом и записать показания микроамперметра.

3.1.5. Изменяя ток источника питания от 0 до 300 мА с шагом 20 мА, записать соответствующие показания вольтамперметра.

. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

Результаты измерений приведены в таблице.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе нами был изучен объемный магнитострикционный эффект. Проведено измерение тока моста в зависимости от тока, протекающего через электромагнит. Изучена закономерность изменения длины образца при увеличении напряженности окружающего электрического поля. Построен график зависимости .


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65065. Монгольские имена 86 KB
  Если рождались девочки а хотелось иметь мальчика очередной новорожденной давали мужское имя в надежде что таким образом в семье появиться следующий мальчик. С этой целью очередному новорожденному давали имя Отхон младший Адык последний Шавхар остаток Сюль...
65066. Краткий анализ религиозных верований у монголов и в окрестностях 48.5 KB
  В конце XII – начале XIII века в Монголии наравне с языческими верованиями были распространены и мировые религии. Однако какое влияние оказывала данная религия на жизнь населения точно сказать трудно. Это связанно с тем, что мы не имеем достоверных данных о происхождении ряда народов и этническом составе государств.
65067. СУЩЕСТВОВАЛ ЛИ ГОРОД ФАРАБ? 42 KB
  Топоним Фараб или Бараб (обе формы отражают арабскую графическую передачу и восходят к Параб согдийского происхождения со значением «заречье, место переправы») известен по многим средневековым сочинениям арабских и персидских (а позднее и тюркских) географов и историков...
65069. Вопрос о существовании двух Сараев и проблема локализации Гюлистана 344 KB
  Целью данной работы является исследование вопроса о возможности существования двух столиц в Золотой Орде и связанного с ним вопроса о местоположении города Гюлистана. Хотя, последние примерно 40 лет считается доказанным факт существования двух столиц...
65070. Источники обычного права монгольских народов 69 KB
  На основе анализа обычного права монгольских племен делается вывод о его трансформации в нормы позитивного права. Делается концептуальный вывод о том что в праве монгольских племен часто нормы позитивного права становились нормами обычного права.
65071. События эпохи Монгольской империи в бурятских письменных памятниках XVIII – начала XX веков 125.5 KB
  Укажем только на тот факт что в продолжительной полемике материалы бурятских письменных памятников и фольклора почти не привлекались хотя вопрос об этнической принадлежности туматов был интересен прежде всего тем что изначально господствовало мнение...
65072. Золотоордынские ханы 60—70-х годов XIV в. Хронология правлений 419.5 KB
  Одним из важнейших источников сведений по теме являются сохранившиеся до наших дней серебряные и медные золотоордынские монеты того времени на которых выбивалось имя правившего хана отмечались место и время год по хиджре их чекана.