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

63694. Основные категории статистики 173.31 KB
  Основные категории статистики Статистика оперирует определенными категориями т. Задача статистики установить общие свойства единиц совокупности изучить имеющиеся взаимосвязи и закономерности развития. Задача статистики используя адекватную систему показателей дать...
63697. ЛОГІКА ПРАВА 335.5 KB
  Логiка в структурi права i право як логiчна система. Форомальна логiка юридична логiка дiалектична логiка права. Логiка норми права.
63700. Организация инженерной защиты населения от поражающих факторов 966.5 KB
  В зависимости от защитных свойств их подразделяют на убежища и противорадиационные укрытия; для защиты людей применяют и простейшие укрытия. Укрываемые должны содержать в готовности средства индивидуальной защиты: противогазы респираторы...
63701. Соціально-економічна природа витрат виробництва 161.05 KB
  Діяльність більшості суб’єктів господарювання пов’язана з виробництвом продукції, виконанням робіт чи наданням послуг, їх реалізацією задля забезпечення конкурентоспроможності, фінансової рівноваги й економічного розвитку в нестабільному ринковому середовищі.
63702. Історичні етапи розвитку науки 106.8 KB
  У зв'язку з такою переорієнтацією науки лідерство в ній починають займати фізико хімічні дисципліни і відповідні прикладні дослідження. Людина суб'єкт пізнання прагне абстрагуватися від об'єкта щоб забезпечити об'єктивність результатів дослідження.