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

13 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

45736. Диалектика просвещения. Философские фрагменты 23 KB
  В книге описывается саморазрушение просвещения и его возвращение к мифологии с которой оно боролось столетиями. Первый называется Понятие просвещения.
45737. Философические письма 42.5 KB
  Окидывая взглядом историю России Чаадаев обнаруживает в ней мрачное и тусклое существование где нет внутреннего развития. Чаадаев противник идеи множественности цивилизаций ибо неевропейские формы быта он рассматривает как нелепые отступления . Смысл же России Чаадаев видит в следующем: Мы жили и сейчас еще живем для того чтобы преподать какойто великий урок отдаленным потомкам Последующие письма Во втором письме Чаадаев подвергает критике православие за то что оно в отличие от западного христианства не способствовало освобождению...
45738. Шелер. Положение человека в космосе 37.5 KB
  Положение человека в космосе. Макс Шелер 18741928 Очерк Положение человека в космосе рассуждение о богоподобии человека. антроплогия имеет предметом определение человека его места. Сущность человека – переход от животного к божественному.
45739. Теоретические источники идей Шопенгауэра 39.5 KB
  Эти теории объединяет присутствующая в античной мифологии идея о том что мир в котором мы живем не является единственной реальностью что существует другая реальность которая не постигается разумом и наукой но без учета влияния которой становится противоречивой наша собственная жизнь. Опираясь на учение Канта Шопенгауэр пишет: Кантовский идеализм показывает что весь материальный мир с его телами протяженными в пространстве и находящимися посредством времени в отношении причинности друг к другу и всем с этим связанным не есть нечто...
45740. Давид Юм «Трактат о человеческой природе» 35.5 KB
  Ассоциация по сходству похожесть ассоциация по смежности в пространстве и времени ассоциация по причинности Юм выступает против понятия абстрактной идеи требуя ее элиминации из философского рассмотрения поскольку идеи выступают слабыми копиями впечатлений а для абстрактных идей невозможно указать какоелибо из впечатлений которое было бы их источником. В центре гносеологической концепции Юма анализ идеи причинности. Идея причинности образуется из следующих эмпирических отношений между объектами: смежности в пространстве и времени...
45741. Никомахова этика 22 KB
  Никомахова этикаАристотель утверждает что предметом его этики является счастье которое он определяет как деятельность души в полноте добродетели. Аристотель делит все добродетели на нравственные или этические и мыслительные или разумные или дианоэтические. Каждая из этических добродетелей представляет собой середину между крайностями; Аристотель называет такие этические добродетели: кротость мужество умеренность щедрость величавость великодушие честолюбие ровность правдивость любезность дружелюбие справедливость...
45742. Аристотель. (Метафизика) 30.5 KB
  Форма оформляет материя оформляется. Форма есть действительность материя – возможность. При этом материя как первоматерия едина форм же много: форма то что несет в себе суть вещи. Хотя сама материя вечна вещи дает она временность преходящесть ведь природа материи такова что она может быть и может не быть.
45743. Аристотель. «Категории» 29.5 KB
  Далее Аристотель сообщает о категориях или предикатах выделяемых на основании того как тот или иной предикат относится к сущности вещи.10 категорий главы 410Десятью категориями или наиболее общими родами классами являются по списку главы 4: Субстанции или сущность Слово предикат означает предикат сущности если соответствующая ему характеристика вещи ни на чём кроме себя не основана. Количество сколько пространственночисловые характеристики вещи. Эти свойства не совпадают с природой сущностью вещи.
45744. Бахтин. Эстетика словесного творчества 28.5 KB
  Содержание: 1От составителя 2 Искусство и ответственность 3Автор и герой в эстетической деятельности 4Проблема отношения автора к герою 5Пространственная форма героя 6Временное целое героя проблема внутреннего человека души 7 Смысловое целое героя 8 Проблема автора 9 Из книги Проблемы творчества Достоевского 10 Постановка проблемы романа воспитания 11 Проблема речевых жанров I . Опыт философского анализа 13 К переработке книги о Достоевском 14 Из записей 1970 1971 годов 15К методологии гуманитарных наук В книге...