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

84209. ПЕРВИЧНЫЙ ТУБЕРКУЛЕЗ 27.3 KB
  Морфологическим выражением первичного туберкулеза является первичный туберкулезный комплекс. Он состоит из трех компонентов: очага поражения в органе первичного очага или аффекта туберкулезного воспаления отводящих лимфатических сосудов лимфангита и туберкулезного воспаления регионарных лимфатических узлов лимфаденита. Образуется как бы дорожка от первичного очага к прикорневым лимфатическим узлам.
84210. ГЕМАТОГЕННЫЙ ТУБЕРКУЛЕЗ 22.97 KB
  Виды гематогенного туберкулеза Генерализованный гематогенный туберкулез Гематогенный туберкулез с преимущественным поражением легких Гематогенный туберкулез с преимущественными внелегочными поражениями Гематогенный туберкулез объединяет род проявления заболевания возникающего и развивающегося в организме человека через значительный срок после перенесенных первичных инфекций и представляет собой послепервичный туберкулез. Гематогенный туберкулез возникает у больных у которых первичная инфекция оставила изменения в виде очагов отсевов в...
84211. Вторичный туберкулез 25.48 KB
  Характеристики вторичного туберкулеза Патологическая анатомия. Осложнения Вторичный туберкулез реинфицированный развивается в организме взрослого человека перенесшего ранее первичную инфекцию которая обеспечила ему относительный иммунитет но не оградила от возможности повторного заболевания после первичного туберкулеза для которого характерны: избирательно легочная локализация процесса; контактное и интраканаликулярное бронхиальное дерево желудочнокишечный тракт распространение; смена клиникоморфологических форм. Выделяют...
84212. СИФИЛИС 25.13 KB
  Хроническое интерстициальное воспаление отмечается в печени стенке аорты легких ткани яичек. Развивается также сифилитический мезаортит; на интиме аорты появляются белесоватые бугристые бляшки с рубцевыми втяжениями. При сифилитическом мезаортите в стенке аорты обнаруживается воспалительный процесс распространяющийся со стороны vs vsovum и адвентиции на среднюю оболочку. Прочность стенки аорты уменьшается просвет ее расширяется образуется сифилитическая аневризма аорты.
84213. ОСТРЫЕ РЕСПИРАТОРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ 26.36 KB
  Возбудители гриппа пневмотропные РНКсодержащие вирусы трех антигенно обусловленных серологических вариантов: А А 1 А 2 В С. Вирус гриппа оказывает цитопатическое цитолитическое влияние на эпителий бронхов и трахеи вызывает его дистрофию некроз дескавлизацию. Вирус гриппа обладает свойствами оказывать вазопатическое вазопалитическое действие полнокровие стазы плазмо и геморрагии и угнетение защитных систем организма нейтрофилов...
84214. ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ СЫПНОЙ ТИФ И ТУЛЯРЕМИЯ 25.77 KB
  Источником заболевания и резервуаром риккетсии является больной человек а переносчиком платяная иногда головная вошь. Инкубационный период продолжается 10 12 дней затем начинается лихорадочный период заболевания который сопровождается поражением микроциркуляторного русла. В головном мозге сыпнотифозные узелки образуются на 2й недели и исчезают в начале 6й недели заболевания. Источником заболевания являются грызуны через которых контактным воздушнокапельным воздушным путем иногда пищевым передается Trncisell tulrense.
84215. ЧУМА И СИБИРСКАЯ ЯЗВА 25.86 KB
  Чума типичный антропозоопоз. Возможны 2 пути заражения человека: чаще от больных грызунов при укусе блох бубонная или кожнобубонная чума реже воздушнокапельным путем от больного человека с чумной пневмонии первичнолегочная чума. Характерна гематомная генерализация возбудителя чума течет как сепсис так как не хватает эндоцитобиоза и гуморального иммунитета.
84216. ДЕТСКИЕ ИНФЕКЦИИ. СКАРЛАТИНА 24.72 KB
  scrltum багровый пурпурный одна из форм стрептококковой инфекции в виде острого инфекционного заболевания с местными воспалительными изменениями преимущественно в зеве сопровождается типичной распространенной сыпью. Может развиться сеспис ведь аллергические изменения повышают проницаемость тканевых барьеров и сосудистого русла а это способствует инвазии стрептококка в органы. Общие изменения проявляются сыпью. В коже наблюдается полнокровие периваскулярные инфильтраты отек экссудация а в поверхностных слоях эпителия чаще...
84217. ДЕТСКИЕ ИНФЕКЦИИ. ДИФТЕРИЯ 24.34 KB
  ДИФТЕРИЯ Определение дифтерии. Палочка дифтерии относится к семейству коринобактерий выделяющих экзотоксин который подавляет биосинтез ферментов дыхательного цикла и поэтому парализует дыхание. Фибрикозная пленка долго не отторгается поэтому дифтерический тип воспаления при дифтерии всегда сопровождается общими изменениями зависящими от возможности длительного всасывания токсина. Выделяют ранний паралич сердца при дифтерии когда миокардит развивается в начале 2й недели болезни и приводит к смерти от острой сердечной недостаточности.