71501

ВИВЧЕННЯ МАГНІТНИХ СПЛАВІВ І ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОГО МАГНІТОМЕТРА. ВИЗНАЧЕННЯ НАМАГНІЧЕНОСТІ НАСИЧЕННЯ СПЛАВІВ ТА ВПЛИВУ НА МАТЕРІАЛИ ТЕРМІЧНИХ ОБРОБОК

Лабораторная работа

Физика

Мета роботи: Вивчення роботи диференціального магнітометра та дослідження з його допомогою основних магнітних характеристик і фазових перетворень в магнітних сплавах. Конструкція магнітометра та принцип його роботи.

Украинкский

2014-11-08

177.5 KB

0 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5 

ВИВЧЕННЯ МАГНІТНИХ СПЛАВІВ І ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОГО МАГНІТОМЕТРА. ВИЗНАЧЕННЯ НАМАГНІЧЕНОСТІ НАСИЧЕННЯ СПЛАВІВ ТА ВПЛИВУ НА МАТЕРІАЛИ ТЕРМІЧНИХ ОБРОБОК

Мета роботи: Вивчення роботи диференціального магнітометра та дослідження з його допомогою основних магнітних характеристик і фазових перетворень в магнітних сплавах.

 Загальні відомості про магнітні властивості 

Магнітні властивості речовини обумовлені спіновими та орбітальними магнітними моментами електронів, а також магнітними моментами атомних ядер. Основну роль у створенні магнітного моменту атомів ряду важливих речовин грає спіновий магнітний момент, причому атом у цілому має магнітний момент при наявності нескомпенсованих спінів. Можливість появи нескомпенсованих спінів реалізується, зокрема, у перехідних й рідкісноземельних елементах. У деяких випадках між спінами сусідніх атомів може виникати сильна взаємодія, обумовлена обмінними силами. Це призводить до появи спонтанної намагніченості, що проявляється у феромагнетиках і ферімагнетиках.

 При внесенні речовини в магнітне поле в кожного атома з'являється складова магнітного моменту вздовж напрямку поля — результуючий магнітний момент.

 Магнітний момент одиниці об'єму називається намагніченістю й позначається буквою М.

 Намагніченість пропорційна напруженості магнітного поля:

          (1)

де  — магнітна сприйнятливість речовини.

 Величина сприйнятливості діа- і парамагнітних речовин дуже мала (10-3-10-6), причому в діамагнетиків вона негативна. Для феромагнетиків співвідношення (1) нелінійне внаслідок неоднозначної залежності сприйнятливості від поля. Суперпозиція зовнішнього поля Н і намагніченості зразка визначає магнітний потік Ф, а щільність цього потоку називається індукцією

        (2)

 Для феромагнетиків , де магнітна проникливість .

 Із чистих металів діамагнетиками є, наприклад, Ві, Sb, Аs. Набагато частіше зустрічаються парамагнетики. До їх числа входять рідкісноземельні елементи, метали групи платини й паладія, калій, натрій, а також всі феромагнетики при температурах вище точки Кюрі.

 Із всіх елементів феромагнітними в чистому виді є лише чотири: α-залізо, нікель, кобальт і гадоліній, причому тільки перші три практично використовуються в техніці. Однак цілий ряд різних феромагнітних матеріалів одержують у вигляді сплавів феромагнетиків з парамагнетиками або навіть як комбінацію неферомагнетиків.

 Феромагнітні матеріали мають цілий ряд специфічних властивостей, які обумовили їх широке застосування. Вимірювання характеристик феромагнетиків може бути використане для вивчення змін у сплавах при різних видах обробок.

 Конструкція магнітометра та принцип його роботи.

 Диференціальний магнітний метод заснований на порівнянні змін намагніченості зразка й відповідного еталона. Диференціальний магнітометр дозволяє значно підвищити чутливість вимірювань при вивченні невеликих магнітних ефектів. Принцип дії магнітометра (рис. 1) полягає в наступному. Зразок 4 і еталон 5 жорстко з'єднані один з одним під кутом 90° і прикріплені до державки 2 (рис. 1), що підтримується голчастими підшипниками 3 і може вільно обертатися відносно своєї вісі (рис. 1). Нижній кінець державки зі зразком і еталоном перебуває в полі потужного електромагніта, що забезпечує насичення еталона і зразка в напрямку їх поздовжніх осей. До верхньої частини державки прикріплене дзеркало 1, за допомогою якого вимірюють кут відхилення державки при змінах намагніченості зразка й еталона.

Рис. 1 Будова диференціального магнітометра

Рис. 2 Положення верхньої (б) та нижньої (а) частини магнітометра.

На рис. 2 зображене положення верхньої (б) і нижньої (а) частини магнітометра, на мал. 2(б) прямі ОА и ОА' є нормалями до площини дзеркала до появи зовнішнього магнітного поля магнітометра (ОА) і після його зникнення (ОА'). При вмиканні магнітометра нормаль (ОА) відхиляється від початкового положення на кут α (АОА'), а промінь лазера відхиляється на кут 2α(А0В).

 Застосування магнітометра для визначення намагніченості насичення кристалів і аморфних сплавів

На феромагнітний зразок, що має обєм  і намагніченість , в магнітному полі  діє механічний момент

        (3)

Аналогічно момент, що діє на еталон,

       (4)

Абсолютні величини цих векторів відповідно дорівнюють

      (5)

 ,     (6)

де

 

 

 У положенні рівноваги  , тобто

    (7)

В приведених вище формулах  Гн/м – магнітна стала;  – індукція насичення.

Для заліза 2,1 Тл.

 З формули (7) знаходимо для досліджуваного зразка:

      (8)

Виконання роботи

1. Встановити два абсолютно однакові еталонні зразки в магнітометр. Включити достатньо велике намагнічуюче поле. Зафіксувати положення світлового показчика на шкалі (α0). Це значення α = α0 буде відповідати «умовному нулю» магнітометра при використанні формули (8).

2. Вставити в державку еталонний зразок (Fе) і зразок для дослідження. Включити поле електромагніту. Виміряти кут відхилення 2α лазерного променя від точки на шкалі, яка відповідає умовному нулю.

3. Визначити індукцію досліджуваного зразка за допомогою формули (8). Впевнитися в тому, що з ростом величини магнітного поля електромагніту намагніченість М зразку зростає.

4. За значенням намагніченості М у великих полях орієнтовно визначити, який магнітний матеріал досліджувався в роботі.

 Контрольні запитання

1. Сформулювати визначення магнітного момента контуру зі струмом. В яких одиницях вимірюється магнітний момент?

2. Що таке спіновий і орбітальний магнітні моменти незаповненої електронної оболонки?

3. Петля гістерезису індукції феромагнетика, основні її характеристики (площа петлі, прямокутність петлі, залишкова індукція, коерцитивна сила, максимальна проникливість).

4. Які причини існування спонтанної намагніченості у феромагнетиках?

Література

  1.  А.А.Преображенский. Теория магнетизма, магнитные материалы и элементы. М., 1972.
  2.  С.Тикадзуми. Физика феромагнетизма. М., 1983.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52846. Елліністичні держави в IV—II ст. до н. е. Елліністична культура 49.5 KB
  Мета: Розкрити суть еллінізму; дати коротку характеристику елліністичних держав; визначити основні причини розквіту культури і науки часів еллінізму розглянути їхні основні досягнення. Епоха еллінізму діадохи. Джерела: Фільм Культура еллінізму 35канала; Підручник: Шалагіна О. 2009; Структура уроку Організаційний момент Актуалізація опорних знань Вивчення нового матеріалу Суть еллінізму.
52847. Нові технології. Написання електронних листів 75 KB
  Look at the words on the screen and guess what part of speech they are and what theme they concern. Use, upgrade, zoom, erase, paste, plug, unzip, view, scroll, print, touch. You are right. They are all verbs and they deal with a computer, new technologies, as well as new means of communications So, today we are going to speak about new technologies and e-mails as the form of the new kind of writing.
52849. Запліднення. Ембріональний розвиток людини. Регуляція народжуваності 86.5 KB
  Регуляція народжуваності 9 клас Завдання уроку: навчальні: − активізувати основні проблеми теми; − дати поняття про онтогенез та його етапи; − засвоїти знання щодо процесу запліднення ембріогенезу сучасні методи контрацепції; розвивальні: − розвиток операції логічного мислення; − удосконалення уміння працювати...
52850. Емоції. Емоційні реакції та стани 1.79 MB
  Мета: освітня: розглянути поняття про емоції які особливості вищої н. людини з'ясувати значення емоцій у житті людини виявити різницю між поняттями емоційна реакція емоційний станâ і емоційні відносини; розвивальна: продовжити формування навичок роботи з книгою аналізу порівняння узагальнення самооцінки; виховна: продовжити формування уміння слухати і чути співрозмовника учити колективному співробітництву. Ушинський Сьогодні на уроці потрібно розглянути поняття про емоції як особливості вищої...
52851. Розвиток емоційного інтелекту школярів на уроках української літератури 52.5 KB
  Емоційний інтелект опинився у центрі уваги вчених в останні десять років. Проте як не парадоксально це звучить останнім часом було відкрито що в розвитку гармонійної особистості людини емоційна компетентність емоційний інтелект відіграє важливішу роль ніж академічна. Емоційний центр мозку безпосередньо повязаний із системою довготривалої памяті.
52852. eMule. Полное описание 231.5 KB
  Своей целью я поставил написать наиболее полное руководство по программе eMule при этом не вдаваясь в технические подробности с одной стороны и с другой стороны объясняя не только назначение отдельных кнопочек но и рассказывая про принципы работы как самого eMule так и функционирования сети в частности. Почему именно eMule а не чтото другое Здесь есть целый ряд причин. Самое главное: eMule это наиболее функциональный P2Pклиент к тому же его использует подавляющее большинство пользователей. Вот статистика собранная моим Мулом за 18...
52853. Збереження електроенергії у побуті 49 KB
  Мета: Поширити уявлення дітей про способи добування електроенергії. В домі дід мороз живе І продукти зберігає А щоб свіжими були Зіпсуватись не могли Їх у холоді тримає Холодильник Коментарі вчителя щодо збереження електроенергії. Своєчасно розморожувати щоб менше споживав електроенергії.
52854. Енергозбереження - працюємо разом 115.5 KB
  Мета: Навчати оцінювати запаси енергетичних ресурсів формувати переконаність у можливості раціонального використання природних ресурсів; навчати оцінювати побутові втрати енергії; підвести до висновку про можливість раціонального використання енергії; переконати учнів у необхідності пошуків засобів збереження енергії. Наші споживання в електроенергії змінюються в часі : доба тиждень рік. Доба Наші споживання в енергії змінюються на протязі доби частково від того в яких умовах ми живемо і частково від нашої роботи мал.1 З малюнок 1...