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

4424. Осмотр места пожара. Методическое пособие 5.23 MB
  Рассмотрены организационные и технические вопросы осмотра места пожара с применением современных методов и технических средств, особенности осмотра и изъятия на исследование отдельных объектов. Описана техника фото- и видеосъемки места пожара. Прило...
4425. Государственная Дума РФ 164.5 KB
  Введение Правовой статус и структура Государственной Думы РФ Порядок формирования Государственной Думы РФ Полномочия Государственной Думы РФ Порядок внесения законопроектов в Государственную Думу РФ Процедура принятия федерального закона Особенности...
4426. Логистика производства Учебное пособие 1.02 MB
  Введение Логистика производства непосредственно связана с управлением материальными потоками в процессе производства материальных благ. Характерной чертой производства является его территориальная компактность. Однако объекты инфраструктуры производ...
4427. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации 945.2 KB
  Предисловие Дисциплина Вычислительные системы, сети и телекоммуникации является одной из ключевых при подготовке специалистов в области информационных технологий. Это связано с тем, что предметами изучения указанной дисциплины являются способы и тех...
4429. Путеводитель по бюджетному учету и налогам практическое пособие по бухгалтерскому учету для бюджетных и автономных учреждений 12.91 MB
  Нормативное регулирование бухгалтерского учета Нормативные акты, регулирующие бухгалтерский учет Субъекты и объекты бухгалтерского учета Требования, предъявляемые к бухгалтерскому учету Ответственность за организацию и ведение б...
4430. Технологический процесс производства вареных колбас 927.71 KB
  Введение Предприятия мясной промышленности нашей страны оснащены большим количеством (более 400 наименований) технологического оборудования. Рациональная эксплуатация оборудования требует глубокого знания его особенностей и конструктивных признаков....
4431. МАКРОЭКОНОМИКА: ЕЁ ОСОБЕННОСТИ И СТРУКТУРА. 586.5 KB
  Тема: Макроэкомика: её особенности и структура. Предмет, специфические черты макроэкономики, показатели макроэкономики Н/Х показатели материального производства Система национальных счетов: а) принципы национальных счетов ...
4432. Расчет строительных конструкций в ПК лира. Рама 697.33 KB
  Введение Программный комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) – это многофункциональный программный комплекс для расчета, моделирования работы, исследования и проектирования строительных конструкций различного назначения. ПК ЛИРА с успехом применяется в расчета...