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

18 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

68111. Обереги нашого життя – птахи 254 KB
  Мета: збагатити знання учнів про чудодійні обереги нашого життя – птахи; творчо осмислити і систематизувати матеріал про ластівку; з’ясувати як у народі ставилися до ластівки чому її називають Божою пташкою; привчати учнів самостійно опрацьовувати додаткові навчальні та народознавчі матеріали...
68112. Біблійні легенди. «Чому людина не знає, доки живе». Підсумок за темою 118.5 KB
  Продовжити знайомити із біблійними легендами продовжувати вчити учнів читати текст за особами працювати з текстом осмислювати його зміст; формувати уміння ділити текст на частини; збагачувати словниковий запас; розвивати логічне мислення пам’ять увагучитацькі навики швидкість та виразність читання...
68113. Де літав ти, Чорногузе 158.5 KB
  Де ж ти була Далеко Як звуть тебеЛелека Отже ми з вами сьогодні поговоримо про чудового птаха про живий символ України лелеку або як його ще називають Чорногуза. Продовження бесіди Лелека є символом любові та радості. Також вважають що лелека є покровителем сім’ї і рідного дому.
68114. Будинок англійця 48.5 KB
  So, all pupils are in a good mood and we can start our lesson. Please look at the blackboard and read the motto. It is some English proverb “East or West home is best”, “There is no place like home”. Aim. Повідомлення теми та мети уроку. Today we are going to speak about your home and about...
68115. Я вибирала долю собi сама… 93.5 KB
  Мета: 1) познайомити учнів із творами Л. Костенко, їх неповторністю й оригінальністю; 2) формувати особистість, яка має почуття гідності, багатий духовний світ; розвивати акторські навички учнів; 3) виховувати громадянську позицію учнів, уміння аналізувати залежність виникнення...
68116. Сценарій музично-тематичної композиції до 140-ї річниці від дня народження Лесі Українки 175.31 KB
  Леся Українка: Мріє не зрадь Я так довго до тебе тужила Стільки безрадісних днів стільки безсонних ночей А тепер я в тебе остатню надію вложила. Ведуча: Справді безсмертного якщо має таких геніїв як Леся і якщо навіть після смерті живуть вони віки в пам’яті народній. Леся Українка...
68117. ЛІДЕР ТОЙ, ХТО ПОПЕРЕДУ 44.5 KB
  Розподіл на групи Визначення якостей лідера Типи лідерів Стилі спілкування Жива скульптура лідера Пам’ятка лідеру Підбиття підсумків Вступ Кожному з вас хочеш не хочеш доведеться якщо і не командувати парадом то вже напевно побувати в ролі старшого. І хай у вашій пріоритетній формулі лідерські якості...
68118. Neue Liebe – Neues Leben – Neue Lyrik 320 KB
  Lehrer Herzlich Willkommen in unserer Aula. Heute ist ein schöner Tag, besonders für die Mädchen und Frauen. Alle Jungen und Männer machen Komplimente den Frauen über das schicke Aussehen und sie sind gut gelaunt. Ohne Liebe kann man sich unser Leben nicht vorstellen.
68119. Що воно, життя? 59 KB
  Мета. Формувати в учнів усвідомлене розуміння поняття життя, його унікальності, цінності; спонукати школярів до роздумів та висловлювань у прозовій та римованій формі про важливі життєві проблеми; виховувати в них ставлення до власного життя та життя інших людей як до найвищої цінності.