42156

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКА

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Менделеева обладают железо никель кобальт некоторые редкоземельные металлы а также их сплавы причем эти вещества проявляют ферромагнитные свойства лишь при температурах ниже некоторой определенной для каждого элемента или сплава температуры называемой точкой Кюри. Температура Кюри равна например 7700С для железа 3580С для никеля 11300С для кобальта 160С для гадолиния 1680С для диспрозия. При более высокой температуре и в самой точке Кюри вследствие теплового движения атомов в ферромагнетиках разрушается магнитный порядок и они...

Русский

2013-10-27

60.5 KB

16 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА № 4 – 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКА

         Цель работы - экспериментальное исследование влияния температуры на свойства ферромагнетиков.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

         Ферромагнитными свойствами из элементов периодической системы Д.И. Менделеева обладают железо, никель, кобальт, некоторые редкоземельные металлы, а также их сплавы, причем эти вещества проявляют ферромагнитные свойства лишь при температурах ниже некоторой, определенной для каждого элемента или сплава температуры, называемой точкой Кюри. Эта температура фазового перехода второго рода,  обусловленного скачкообразным изменением магнитных и электрических свойств вещества. Температура Кюри, равна например, 7700С для железа, 3580С для никеля, 11300С для кобальта, 160С для гадолиния,  1680С для диспрозия. При более высокой температуре (и в самой точке Кюри) вследствие теплового движения атомов в ферромагнетиках разрушается магнитный порядок и они переходят в состояние парамагнетиков.

         При охлаждении ниже точки Кюри в ферромагнетике возникает самопроизвольная (спонтанная) намагниченность, то есть каждый кристалл образца оказывается намагниченным до насыщения. У обычных ферромагнитных образцов вследствие их конечных размеров энергетически более выгодным оказывается разделение кристалла на ряд антипараллельно намагниченных областей – доменов. Чем на большее количество таких доменов разобьется образец, тем меньше будет его магнитная энергия. Таким образом, в целом ферромагнетик оказывается разделенным на множество доменов, намагниченных до насыщения так, что результирующая намагниченность образца в отсутствие внешнего поля равна нулю.

         Впервые предположение о существовании магнитных доменов для объяснения легкого намагничивания в сравнительно слабых магнитных полях высказал в 1892 году русский ученый Б.Л. Розинг, а затем в 1907 году – французский ученый П. Вейсс.

         С увеличением температуры магнитные свойства ферромагнетиков изменяются. Магнитная проницаемость    и намагниченность насыщения   JS уменьшаются и при достижении температуры, называемой точкой Кюри, намагниченность насыщения становится весьма незначительной, а магнитная проницаемость практически становится равной единице, то есть осуществляется превращение ферромагнетика в парамагнетик. На указанных особенностях поведения    и  JS при повышении температуры основан предлагаемый метод определения точки Кюри.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

         В печь (рис. 1) помещается исследуемый образец  2 , который нагревается обмоткой 3, являющейся одновременно намагничивающим соленоидом. При протекании тока через соленоид 3 во вторичной обмотке 4 индуцируется ЭДС, которая регистрируется милливольтметром. Температура измеряется прибором с термопарой хромель – алюмель.

Рис.1

         Сущность метода заключается в следующем. При пропускании тока через соленоид 3 во вторичной обмотке возникает ЭДС индукции, определяемая по закону Фарадея – Ленца:

                                             Еинд = - ,                                                 (1)

где  Ф – магнитный поток, пронизывающий площадь витков вторичной обмотки;

                                              Ф  N2 B S,                                                      (2)

где  N2 – число витков вторичной обмотки, В  - магнитная индукция поля, создаваемая соленоидом,  S – площадь сечения витка вторичной обмотки.

         Магнитную индукцию в образце можно представить так:

                                              В = В0 + В1   = 0Н + 0 J,                               (3)

где  В0 – магнитная индукция поля первичной обмотки без сердечника, В1 –добавочная магнитная индукция, появляющаяся в результате намагничивания вставленного сердечника, 0 = 4 10-7 Гн/м – магнитная постоянная, J – намагниченность (магнитный момент единицы объема).

         Магнитный поток в общем случае можно выразить как

                                          Ф = N2(B0 + B1) S.                                               (4) 

Отсюда для (1) с учетом (4)

               Еинд   .                                  (5)

В случае, если в печи нет образца, а ее объем заполнен воздухом (парамагнетик    1), то во вторичной обмотке наводится ЭДС,  равная

                                    Е0   ,                                                     (6)                                   

Величину которой можно экспериментально оценить, если вынуть образец из печи и включить соленоид. ЭДС индукции, обусловленная влиянием ферромагнетика, равна

                                 Е12 ,                                (7)

где  В1 – магнитное поле, индуцированное материалом образца. Величина  В  прямо пропорциональна намагниченности  J  образца. При повышении температуры намагниченность насыщения ферромагнетика уменьшается. При температуре Кюри ферромагнетик превращается в парамагнетик, величина  В  которого весьма мала. Поэтому с ростом температуры  уменьшается и при некоторой температуре становится почти равной нулю. ЭДС во вторичной обмотке уменьшается до Е0. Эта температура соответствует точке Кюри.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

         1. Вставьте образец в печь и подайте указанное на установке напряжение.

         2. Через каждые 100С записывайте показания милливольтметра во вторичной обмотке до тех пор, пока милливольтметр будет показывать постоянное значение близкое к нулю.

         3. По полученным результатам температуры в печи и напряжения во вторичной обмотке постройте график зависимости  U2 = f (t0C).

         4. По полученному графику определите точку Кюри.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Магнетики, их классификация.
  2.  Как происходит процесс намагничивания?
  3.  Как объяснить большую магнитную проницаемость ферромагнетиков?
  4.  Что называется точкой Кюри? Почему в точке Кюри ферромагнетик превращается в парамагнетик?
  5.  Показать, почему методом, применяемым в данной работе, можно определить точку Кюри?
  6.  Почему ЭДС индукции во вторичной обмотке резко уменьшается с приближением к точке Кюри?
  7.  Выведите формулу для ЭДС во вторичной обмотке.

20


U
2, mV

tK                                     t,0C

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49442. Магистральная волоконно-оптическая линия связи 1.33 MB
  Приложение Задание Спроектировать магистральную волоконно-оптическую линию связи. Одним из важнейших достижений последнего десятилетия в области связи несомненно является создание волоконно-оптических систем передачи ВОСП на базе использования волоконно-оптических линий связи ВОЛС. Использование волоконно-оптических линий связи и систем передачи информации позволяет повысить надежность помехозащищенность скрытность и пропускную способность линий связи Перспективы развития оптической связи связаны с новыми технологиями:...
49443. Мост передний ведущий МАЗ 5434-2300010-20 244 KB
  Данный мост технологичен и ремонтопригоден. Его конструкция в определённых пределах проста, узлы, по возможности, выполнены небольших габаритов и массы, при этом их число минимально. Конструкция моста обеспечивает удобство сборки, места расположения крепежных элементов доступны для сборочного инструмента.
49444. ДИСКРЕТНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ И ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ 7.43 MB
  Произвести сравнение результатов вычислений: сравнить форму спектра дискретизированной последовательности со спектром исходного аналогового сигнала; установить связь между: результатом Zпреобразования и спектральной плотностью дискретизированной последовательности; спектром исходного периодического аналогового сигнала и дискретными отсчётами его спектральной плотности.2...
49445. Проект подстанции для ткацкого цеха №3 предприятия ОАО ХБК «Шуйские ситцы» 646.8 KB
  Проектируем подстанцию для ткацкого цеха № 3 ООО «Новогоркинская мануфактура». Подстанция получает питание от ГПП расположенного на расстоянии L=0.25 км. Напряжение питания – 6.3 кВ. Подстанция питает ткацкий цех площадью 4520м2, в котором установлено 385 ткацких станков АТПР-100-2У, вентиляционную установку мощностью – 210 кВт
49446. Схема замкнутой системы электропривода 786.3 KB
  Составление математического описания системы 1.1 приведена принципиальная схема замкнутой системы электропривода состоящего из: двигателя постоянного тока независимого возбуждения М; тиристорного преобразователя ТП с системой импульснофазового управления СИФУ управляемыми вентилями В и дросселем Др; операционного усилителя У1 реализующего устройство коррекции УК обеспечивая необходимый из условий статики коэффициент усиления замкнутого контура системы и заданные динамические свойства замкнутой системы; сумматора на операционном...