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

34473. Живопись Феофана Грека 37.5 KB
  Из произведений Феофана Грека работавшего не покладая рук сохранилась только одна документально подтвержденная работа роспись церкви Спаса Преображения в Новгороде 1378 год. В образах Феофана огромная сила эмоционального воздействия в них звучит трагический пафос. Манера письма Феофана резкая стремительная темпераментная.
34474. Живопись Андрея Рублева 41.5 KB
  Образы Рублева навевают нам воспоминания об утерянной райской жизни об утерянном покое счастье и гармонии со вселенной. В творчестве Рублева отчетливее всего выразились мечты русского народа о самом хорошем человеке об идеальной человеческой красоте. Эпоха Рублева была эпохой возрождения веры в человека в его нравственные силы в его способность к самопожертвованию во имя высоких идеалов.
34475. Живопись Дионисия 41 KB
  Вот в такое время освобожденной обновляемой Руси как нельзя кстати пришелся светлый талант Дионисия его умение создавать праздничный настрой духа его сочные краски. Художественные тенденции последней трети XV начала XVI веков к праздничному декоративизму рафинированной утонченности и каноническому догматизму нашли в лице Дионисия тонкого истолкователя. О творчестве Дионисия в московский период можно судить только по двум произведениям: по иконе Божией Матери Одигитрия и по иконе Апокалипсис.
34476. Русское искусство 17в.: Живопись С. Ушакова. Деятельность оружейной палаты. Фресковая живопись. Парсуна 17.72 KB
  Тяга к наукам интерес в литературе к реальным сюжетам рост светской публицистики нарушение иконографических канонов в живописи сближение культового и гражданского зодчества любовь к декору к полихромии в архитектуре да и во всех изобразительных искусствах – все это говорит о быстром процессе обмирщения культуры XVII в. Во главе нового движения провозглашающего те задачи живописи которые вели по сути к разрыву с древнерусской иконописной традицией стоял царский изограф теоретик искусства Симон Ушаков 1626–1686 взгляды которого...
34477. Строгоновская и годуновская школа иконописи. Особенности выразительного языка 18.35 KB
  Второе – строгановская школа условно названная так потому что некоторые иконы выполнялись по заказу именитых людей Строгановых. Собирали иконы шитье и резьбу так что их домашние молельни стали настоящими музеями. Так они особенно ценили иконы совсем небольшого размера однако включающие не меньше отдельных сцен чем многоаршинный иконостас. Иконы этого типа напоминающие миниатюру или драгоценные эмалевые изделия и принято называть строгановскими даже если они не были написаны в мастерских Строгановых.
34478. Русское искусство первой трети 18в. Эпоха реформ Петра 1. Строительство Петербурга. Петровское барокко. Скульптура К.Б. Растрелли 72 KB
  Петровское барокко. Петровское барокко историкорегиональный стиль архитектуры СанктПетербурга сложившийся при жизни его основателя Петра Великого в первой четверти XVIII в. Стиль петровского барокко впитал в себя множество разнородных элементов и потому не является Барокко в полном значении этого слова. Так же петровскому барокко свойственна двуцветная окраска зданий чаще красная с белым и плоскостная трактовка декора.
34479. Русское искусство первой трети 18в.: формирование живописного портрета. Преображенская серия. Творчество живописцев И.Н. Никитина, А.М. Матвева 32.5 KB
  : формирование живописного портрета. Еще в XVII веке возник прообраз реалистического портрета значительно отличающийся от старого условного иконописания. В портрете XVIII столетия проявился исключительный интерес к человеку. Уже в так называемой Преображенской серии портретов которые долго было принято называть в науке портретами шутов так как они исполнены с лиц участвовавших в таком сатирическом конклаве как Всепьянейший сумасбродный собор всешутейшего князьпапы видно напряженное внимание к человеческому лицу к реалиям быта.
34480. Русское искусство сер.18в.:Елизаветинское барокко. Интерьеры. Архитектура. Деятельность Б.Ф. Растрелли. Тенденции рококо и барокко в интерьерах и мебели 31 KB
  :Елизаветинское барокко. Тенденции рококо и барокко в интерьерах и мебели. делится на два этапа: 30е годы – мрачное время правления Анны Иоанновны засилья иноземцев и 40–50е годы – годы елизаветинского правления некоторого смягчения нравов предыдущего времени роста национального самосознания поощрения всего отечественного время сложения стиля русского барокко знаменующего синтез всех видов искусства. Елизаветинское барокко – художественный стиль характерный для времени Елизаветы.
34481. Русское искусство середины 18в.: Живопись – расцвет портрета. Своеобразие творческого метода живописцев И.Я. Вишнякова, И.П. Аргунова, Л.П. Антропова 36 KB
  : Живопись – расцвет портрета. В его портретах особенно детских отразился дух русского рокайльного искусства но в них нет бездушности фривольности наружной слащавости и галантности присущих западному рококо. Но лица в портретах пронизаны теплотой и душевностью в них есть особая интимность и непритязательность обаяние и цельность образа. Аргунов первые приобретшие известность портреты соединяют в себе принцип композиции западноевропейского парадного портрета и идущие от парсуны черты застылости живописной сухости плоскостности.