Визначення точки Кюрі феромагнетика
Зв'язок вектору магнітної індукції у середовищі з напруженістю магнітного поля. Феромагнетики як речовини, які здатні сильно намагнічуватись. Основні властивості діа-, пара- і феромагнетиків. Квантово-механічна та кількісна теорія феромагнетизму.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 13.07.2017 |
| Размер файла | 69,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторна робота №3-9
Визначення точки Кюрі феромагнетика
Мета роботи: набути навиків вимірювання температурної залежності намагніченості феромагнетика.
Прилади та матеріали: електрична піч; феромагнітний зразок; мікроампер-метр; мілівольтметр; термопара.
Теоретичні відомості
У загальному випадку вектор магнітної індукції в середовищі зв'язаний з напруженістю магнітного поля співвідношенням:
магнітний індукція феромагнетик квантовий
(1)
де - магнітна стала;
- відносна магнітна проникність середовища (для вакууму =1)
Магнітна індукція в середовищі визначається магнітною індукцією в вакуумі В0=0Н і намагніченістю середовища 0j
(2)
де - вектор намагнічування, рівний магнітному моменту одиниці об'єму речовини;
- магнітна сприйнятливість середовища.
Перепишемо (2):
(3)
При порівнянні (1) і (2) виходить, що
(4)
Якщо , то речовини називаються діамагнетиками. Речовини, для яких називаються парамагнетиками. Діа- і парамагнетики належать до класу слабомагнітних речовин, їх магнітна проникність близька до одиниці.
Речовини, які здатні сильно намагнічуватись називаються феромагнетиками.
Основні властивості діа-, пара- і феромагнетиків розглянуті в теоретичних відомостях до лабораторної роботи № 3-7. В даній лабораторній роботі вивчається залежність основних характеристик магнетиків від температури.
На основі класичних уявлень одержані такі формули для і в діамагнетиках:
(5)
де е =1,610-19 Кл - заряд електрона;
m=9,110-31 кг - маса електрона;
z - число електронів в атомі;
n - число атомів в одиниці об'єму;
<rк2> - квадрат середньої відстані к-го електрона від ядра.
Квантово-механічна теорія феромагнетизму приводить до точно таких же висновків. Із (5) витікає, що і діамагнетиків не залежить від температури. Відмітимо також, що значення і розраховані за формулами (5), добре співпадають з експериментальними результатами.
Кюрі експериментально установив закон, згідно з яким залежність магнітної сприйнятливості парамагнетиків від температури визначається за формулою:
(6)
де С - стала Кюрі;
T - абсолютна температура.
Класична теорія парамагнетизму була розвинена в 1905 році. Згідно цієї теорії:
(7)
де k - стала Больцмана;
рm - магнітний момент атома.
Із (7) і(6) слідує, що стала Кюрі
(8)
Слід відмітити, що формули (7) справедливі для не досить сильних полів (рmв<<кТ) і для дуже низьких температур. Значення і розраховані за формулами (7), в ряді випадків добре співпадають з експериментом. Квантова теорія парамагнетизму враховує, що можливі лише дискретні орієнтації рm, відносно поля, однак і вони приводять до виразів, аналогічних0 (7).
Експериментально установлено, що для кожного феромагнетика є відповідна температура Тс, при якій області спонтанного намагнічування (домени) руйнуються і речовина втрачає феромагнітні властивості. Ця температура називається точкою Кюрі. Для кожного феромагнетика вона має своє цілком визначене значення; наприклад, для заліза Тс=468°С, для нікелю-Тс=365°С, тощо. При температурі, вищій за точку Кюрі, феромагнетик стає звичайним парамагнетиком, магнітна сприйнятливість пояснюється законом Кюрі-Вейса:
(9)
При охолодженні феромагнетика нижче температури Кюрі в ньому знову виникають домени.
Кількісна теорія феро-магнетизму була розвинута Вейсом в 1907 році. Ця тео-рія пояснюєспонтанну намагнічуваність, існування температури Кюрі і закон Кюрі-Вейса. Якщо феромагнетик помістити в слабке магнітне поле, то близько точки Кюрі спостерігається різке зростання магнітної проникності (Рис.1.). Цей ефект був відкритий Гопкінсоном ще в 1889 році і спостерігався на моно- і полікристалах заліза і нікелю, а також у багатьох феромагнітних сплавах. Ефект Гопкінсона пояснюється легкістю намагнічування по мірі наближення до температури Кюрі, дякуючи різкому зменшенню магнітної анізотропії феромагнетика біля цієї температури. В безпосередній близкості від точки Кюрі різко падає. (Рис.1).
Для визначення точки Кюрі використовується установка, ескіз якої і принципова схема зображена на рис.2. На керамічну трубку, в середині якої розміщений феромагнітний зразок, намотаний ніхромовий провід, що являє собою електричну пічку і одночасно первинну обмотку трансформатора. Поки осердя зберігає свої магнітні властивості при проходженні по спіралі змінного струму, магнітне поле, що виникає в системі, велике і достатнє для виникнення ЕРС індукції у вторинній обмотці. Створюваний цією ЕРС струм фіксується мікроамперметром. Так як мікроамперметр тут магнітоелектричної системи, то послідовно до нього включений напівпровідниковий діод, або збирається випрямляч за містковою схемою.
При досягненні температури Кюрі магнітна проникність зразка різко падає, внаслідок чого також різко зменшується ЕРС індукції у вторинній обмотці, що відмічається мікроамперметром.
Причина такого зменшення ЕРС- є поява напруженості магнітного поля, яке створюється в осерді первинною обмоткою,
(10)
де N1, l1, I1 - відповідно повне число витків, довжина і струм в первинній обмотці.
Магнітний потік через поперечний переріз осердя
(11)
де S - площа поперечного перерізу осердя.
Підставивши в (11) значення Н із (10) і помноживши одержаний вираз на N2, одержимо повний потік Ф2, скріплений з вторинною обмоткою:
(12)
Величину називають взаємною індуктивністю. ЕРС у вторинній обмотці дорівнює
(13)
Якщо температура нижче точки Кюрі, то , тому ЕРС і струм у вторинній обмотці великі і практично сталі. При температурі вище температури Кюрі феромагнетик переходить в парамагнетик і - ЕРС вторинного кола різко падає, аналогічно зменшується і струм, який фіксується мікроамперметром.
Рис.2. 1 - термопара; 2 - зразок; 3 - первинна обмотка; 4 - вторинна обмотка.
Порядок виконання роботи
Ввімкнути установку в мережу. З підвищенням температури через кожні 5С знімати покази мікроамперметра.
Коли струм у вторинній обмотці почне зменшуватись, покази мікроамперметра знімати через кожні 2-3С.
Вимірювання проводити до тих пір, поки струм вторинної обмотки не стане сталим.
На основі одержаних результатів побудувати графік залежності струму від температури I2=(t) .
Для визначення точки Кюрі із точки перегину графіка I2=(t) опустити перпендикуляр на вісь температур t. Абсциса точки перегину дає значення температури Кюрі.
Контрольні запитання
Яка існує класифікація різних видів магнетиків?
Як пояснити досить велике значення для феромагнетиків?
Що відбувається з феромагнетиком при досягненні температури Кюрі?
Як пояснити ефект Гопкінсона?
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Дослідження кривих гістерезису. Залежність магнітної індукції від напруженості магнітного поля. Сучасна теорія феромагнетиків. Процеси намагнічування феромагнетика. Методика дослідження кривих, петлі гістерезису феромагнетика за допомогою осцилографа.
реферат [690,1 K], добавлен 21.06.2010Обертання атомних електронів навколо ядра, що створює власне магнітне поле. Поняття магнітного моменту атома. Діамагнітні властивості речовини. Величини магнітних моментів атомів парамагнетиків. Квантово-механічна природа магнітоупорядкованих станів.
курсовая работа [79,6 K], добавлен 03.05.2011Феромагнітні речовини, їх загальна характеристика та властивості. Магнітна доменна структура, динаміка стінок. Аналіз впливу магнітного поля на електричні і магнітні властивості феромагнетиків. Магніторезистивні властивості багатошарових плівок.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 15.10.2013Механізм намагнічування, намагнічуваність речовини. Магнітна сприйнятливість і проникність. Циркуляція намагнічування, вектор напруженості магнітного поля. Феромагнетики, їх основні властивості. Орбітальний рух електрона в атомі. Вихрове електричне поле.
реферат [328,2 K], добавлен 06.04.2009Розміри та маси атомів, їх будова. Заряд і маса електрону. Квантова теорія світла, суть лінійчатого характеру атомних спектрів. Квантово-механічне пояснення будови молекул. Донорно-акцепторний механізм утворення ковалентного зв’язку. Молекулярні орбіталі.
лекция [2,6 M], добавлен 19.12.2010Вибір електромагнітних навантажень, визначення головних розмірів, геометричних співвідношень і обмоткових даних. Розрахунок розподілу індукції в технологічному зазорі та струму неробочого руху. Визначення та обґрунтування втрат короткого замикання.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.07.2022Визначення розмірів пазів статора. Розрахунок магнітної індукції і напруженості на всіх ділянках магнітного кола. Активний і реактивний опір обмоток статора і ротора. Визначення величини складових втрат в асинхронному двигуні, його робочі характеристики.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 06.09.2012Точка роси. Насичена пара. Абсолютна вологість. Відносна вологість. Волосяний гігрометр, психрометричний гігрометр, гігрометр. Спостереження броунівського руху. Вимірювання індукції магнітного поля постійного струму. Визначення заряду електрона.
лабораторная работа [88,3 K], добавлен 03.06.2007Явище і закон електромагнетизму. Напруженість магнітного поля - відношення магнітної індукції до проникності середовища. Магнітне коло та його конструктивна схема. Закон повного струму. Крива намагнічування, петля гістерезису. Розрахунок електромагнітів.
лекция [32,1 K], добавлен 25.02.2011Поняття та загальна характеристика індукційного електричного поля як такого поля, що виникає завдяки змінному магнітному полю (Максвел). Відмінні особливості та властивості індукційного та електростатичного поля. Напрямок струму. Енергія магнітного поля.
презентация [419,2 K], добавлен 05.09.2015Сутність і основні характерні властивості магнітного поля рухомого заряду. Тлумачення та дія сили Лоуренца в магнітному полі, характер руху заряджених частинок. Сутність і умови появи ефекту Холла. Явище електромагнітної індукції та його характеристики.
реферат [253,1 K], добавлен 06.04.2009Закон повного струму. Рівняння Максвелла для циркуляції вектора напруженості магнітного поля. Використання закону для розрахунку магнітного поля. Магнітний потік та теорема Гаусса. Робота переміщення провідника із струмом і контуру у магнітному полі.
учебное пособие [204,9 K], добавлен 06.04.2009Введення в електродинаміку уявлення про дискретності електричних зарядів. Визначення напряму вектора сили Лоренца. Траєкторія руху зарядженої частинки. Дія магнітного поля на заряджені частки. Складові вектору швидкості: прямолінійний рух, рух по колу.
презентация [107,8 K], добавлен 27.12.2012Основні властивості пластичної та пружної деформації. Приклади сили пружності. Закон Гука для малих деформацій. Коефіцієнт жорсткості тіла. Механічні властивості твердих тіл. Механіка і теорія пружності. Модуль Юнга. Абсолютне видовження чи стиск тіла.
презентация [6,3 M], добавлен 20.04.2016Шляхи пароутворення як виду фазових переходів, процес перетворення речовини з рідкого стану в газоподібний. Особливості випаровування й кипіння. Властивості пари, критична температура. Пристрої для вимірювання вологості повітря (психрометри, гігрометри).
реферат [28,6 K], добавлен 26.08.2013Рух електрона в однорідному, неоднорідному аксіально-симетричному магнітному полі. Визначення індукції магнітного поля на основі закону Біо-Савара-Лапласа. Траєкторія електрона у полі соленоїда при зміні струму котушки, величини прискорюючого напруження.
курсовая работа [922,3 K], добавлен 10.05.2013Електричні заряди: закон збереження, закон Кулона. Напруженість електричного поля. Провідники і діелектрики в електростатичному полі. Різниця потенціалів. Зв’язок між напруженістю та напругою. Електроємність конденсатора та енергія електричного поля.
задача [337,9 K], добавлен 05.09.2013Загальні властивості реальних газів. Водяна пара і її характеристики. Аналіз трьох стадій отримання перегрітої пари. Основні термодинамічні процеси водяної пари. Термодинамічні властивості і процеси вологого повітря. Основні визначення і характеристики.
реферат [1,2 M], добавлен 12.08.2013Історія магнітного поля Землі, його формування та особливості структури. Гіпотеза походження та роль даного поля, існуючі гіпотези та їх наукове обґрунтування. Його характеристики: полюси, меридіан, збурення. Особливості змін магнітного поля, індукція.
курсовая работа [257,4 K], добавлен 11.04.2016Магнітні властивості композиційних матеріалів. Вплив модифікаторів на електропровідність композитів, наповнених дисперсним нікелем і отверджених в магнітному полі. Методи розрахунку діелектричної проникності. Співвідношення Вінера, рівняння Ліхтенекера.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 18.06.2013
