Визначення відносної магнітної проникності магнетиків з допомогою містка Максвелла
Діамагнетик - речовина, в якій результуючий магнітний момент всіх електронів атома або молекули виявляється рівним нулю. Методика визначення індуктивності тороїда. Основні умови підсилення результуючого магнітного поля в парамагнітних матеріалах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 19.07.2017 |
| Размер файла | 44,2 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
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Мета роботи
Засвоєння навичок визначення відносної магнітної проникності різних феромагнетиків з допомогою містка Максвелла.
2. Прилади та матеріали
Індикатор нуля; еталонна котушка індуктивності; реохорд; три тороїди з досліджуваними магнетиками; трансформатор.
3. Теоретичні відомості
Атоми та молекули матеріальних тіл є складними системами рухомих електричних зарядів, які можна розглядати як мікроскопічні “молекулярні струми”, кожний з яких має магнітний момент і створює магнітне поле. Якщо результуючий магнітний момент всіх електронів атома чи молекули даної речовини виявляється рівним нулеві, то ця речовина - діамагнетик, а якщо відмінним від нуля, то - парамагнетик.
У зовнішньому магнітному полі під дією сили Лоренца відбувається відповідна зміна в обертовому русі електронів, що приводить до виникнення у всіх без винятку атомах і молекулах наведених магнітних моментів, спрямованих за законом Лєнца завжди проти поля. Це явище носить назву діамагнітного ефекту. Таким чином, намагнічування діамагнетиків зводиться до появи у частинок лише наведених магнітних моментів, що приводить до ослаблення зовнішнього магнітного поля в діамагнітних речовинах.
При внесенні в магнітне поле пара магнетиків власні магнітні моменти атомів і молекул, які до цього мали зовсім хаотичний напрямок, частково орієнтуються в напрямку намагнічуючого поля. Це приводить до підсилення результуючого магнітного поля в парамагнітних речовинах. Розмагнічуюча дія наведених моментів спостерігається також і тут, але вона порівняно невелика.
Індукцію магнітного поля всередині речовини можна розглядати як суму:
(1)
де - індукція зовнішнього намагнічуючого поля;
- індукція власного внутрішнього поля речовини.
Ступінь намагнічування речовини назначають вектором намагніченості, що дорівнює векторній сумі магнітних моментів всіх частинок речовини в одиниці об'єму:
(2)
У діа- і парамагнетиків вектор намагніченості прямо пропорційний напруженості магнітного поля :
(3)
Коефіцієнт пропорційності називається магнітною сприйнятливістю речовини.
Вектори індукції та зв'язані з та такими співвідношеннями:
; (4)
Де:
- магнітна стала в системі CI.
магнітний атом індуктивність результуючий
З врахуванням (3) та (4) векторна сума (1) приймає вигляд:
(5)
Величину називають відносною магнітною проникністю речовини.
Для діамагнетиків ; , а для парамагнетиків ; і вони для цих речовин від напруженості зовнішнього намагнічуючого поля практично не залежать. У речовин цих груп відносна магнітна проникність мало відрізняється від одиниці, а магнітна сприйнятливість - від нуля, тобто, ; .
Серед парамагнетиків виділяється особлива група сильно магнітних речовин - феромагнетиків (залізо, кобальт, нікель, їх сплави), які характеризуються дуже великою відносною магнітною проникністю (наприклад, для чистого заліза ), а також її залежністю від напруженості намагнічуючого поля та наявністю залишкової намагніченості.
Високі магнітні якості феромагнетиків обумовлені колективними властивостями великих груп атомів створювати області (домени) спонтанної намагніченості до насичення. Без поля полікристалічний зразок не проявляє намагніченості, так як магнітні моменти сусідніх доменів орієнтовані хаотично. В магнітному полі відбувається орієнтація магнітних моментів доменів в напрямку магнітних силових ліній. Але залежить індукції магнітного поля феромагнетику від напруженості намагнічуючого поля не являється лінійною, так як магнітна проникність феромагнетиків в свою чергу залежить від (див. рис. 1).
Відомо, що індуктивність тороїда визначається за формулою:
(6)
де N - повне число витків;
l - довжина середньої лінії тороїда;
S - площа поперечного перерізу тороїда, обмежена його витками.
Як бачимо, в формулі (6) тільки залежить від , решта всі величини сталі. Таким чином, якщо відома індуктивність тороїда Lx і його характеристики N, l, S, то можна визначити .
Значення індуктивності Lx в роботі визначається з допомогою містка Максвелла, схема якого зображена на рис. 2, де Lx і Rx - відповідно індуктивності і омічний опір тороїда, осердя якого виготовлене з досліджуваного феромагнетику; L, R - відповідно індуктивність і омічний опір еталонної котушки; IH - індикатор нуля; AB - реохорд; l1,l2 - плече реохорда. Пересуваючи повзунок реохорда D, можна домогтися такого положення, при якому струм через індикатор нуля відсутній. При цьому , тоді можна записати:
Розв'язуючи одержану систему рівнянь при умові, що одержуємо:
Тут і опори дільниць AD і DB реохорда, відношення яких правомірно замінено відношенням їх довжин. З останнього співвідношення знаходимо індуктивність тороїда:
(7)
значення якої треба підставити в формулу (6) для знаходження відносної магнітної проникності досліджуваного матеріалу осердя тороїда.
4. Порядок виконання роботи
Зібрати схему (рис. 2) і, після перевірки лаборантом, ввімкнути в мережу.
З'єднати з вимірювальною схемою містка Максвелла кінці першого тороїда і, пересуваючи, повзунок D реохорда домогтися мінімальних розмірів індикаторної риски на IH.
Записати значення плеч реохорда l1 і l2.
Перемикачем змінити величину напруги U і заміряти нові значення l1і l2.
Проробити вимірювання за пп. 2 - 4 для другого і третього тороїдів.
5. Обробка результатів експерименту і їх аналіз
Взявши значення L, R, Rx, які вказані на відповідних елементах схеми, і враховуючи, що () за формулою (7) вирахувати по два значення Lx для кожного тороїда.
Вирахувати за формулою (6) по два значення для кожного осердя. Число витків кожного тороїда N дається, а довжину середньої лінії l площу перерізу S вирахувати за вказаними геометричними розмірами.
Зробити аналіз одержаних результатів, пояснити відмінність значення м для одного осердя.
Обчислити абсолютну і відносну похибки для будь - якого значення м.
Табл. 1
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Закон 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 06.04.2009Явище 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 25.02.2011Визначення 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 06.09.2012Теорія Бора будови й властивостей енергетичних рівнів електронів у водневоподібних системах. Використання рівняння Шредінгера, хвильова функція та квантові числа. Енергія атома водню і його спектр. Виродження рівнів та магнітний момент водневого атома.
реферат [329,9 K], добавлен 06.04.2009Поняття 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 05.09.2015Основні характеристики та пов’язані з ними властивості атомних ядер: лінійні розміри, заряд, магнітний момент. Експериментальне визначення форми електричного поля ядра. Структурна будова ядра, його елементи та характеристика. Природа ядерних сил.
реферат [293,1 K], добавлен 12.04.2009Магнітне коло двигуна, визначення його розмірів, конфігурації, матеріалів. Розрахунок обмотки статора та короткозамкненого ротора, а також головних параметрів магнітного кола. Активні і індуктивні опори обмоток. Початковий пусковий струм і момент.
курсовая работа [284,5 K], добавлен 17.10.2022Обертання 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 03.05.2011Магнітні 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 18.06.2013Дослідження 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 21.06.2010Знаходження заряду, який розміщується у центрі трикутника, щоб система знаходилася у рівновазі. Визначення кроку гвинтової лінії по якій буде рухатися електрон. Електромагнітна індукція Фарадея-Максвелла. Теорема косинусів. Розрахунок напруженості поля.
контрольная работа [218,1 K], добавлен 18.06.2014Точка 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 03.06.2007Вплив зовнішнього магнітного поля на частоту та добротність власних мод низькочастотних магнітопружних коливань у зразках феритів та композитів з метою визначення магнітоакустичних параметрів та аналізу допустимої можливості використання цих матеріалів.
автореферат [1,4 M], добавлен 11.04.2009Історія 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 11.04.2016Визначення методу підсилення пасивації дефектів для покращення оптичних та електричних властивостей напівпровідників. Точкові дефекти в напівпровідниках та їх деформація. Дифузія дефектів та підсилення пасивації дефектів воднем за допомогою ультразвуку.
курсовая работа [312,3 K], добавлен 06.11.2015Рух 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 10.05.2013Отримання спектрів поглинання речовин та визначення домішок у речовині. Визначення компонент речовини після впливу плазми на досліджувану рідину за допомогою даних, отриманих одразу після експерименту, та через 10 годин після впливу плазми на речовину.
лабораторная работа [1018,3 K], добавлен 02.04.2012Загальна інформація про вуглецеві нанотрубки, їх основні властивості та класифікація. Розрахунок енергетичних характеристик поверхні металу. Модель нестабільного "желе". Визначення роботи виходу електронів за допомогою методу функціоналу густини.
курсовая работа [693,8 K], добавлен 14.12.2012Визначення вхідної напруги та коефіцієнтів заповнення імпульсів. Визначення індуктивності дроселя і ємності фільтрувального конденсатора. Визначення струмів реактивних елементів. Розрахунок підсилювача неузгодженості, широтно-імпульсного модулятора.
курсовая работа [13,9 M], добавлен 10.01.2015Розрахунок магнітних провідностей: робочого та неробочого зазору. Розрахунок питомої магнітної провідності розсіювання, тягових сил. Складання схеми заміщення та розрахунок параметрів. Алгоритм розрахунку розгалуженого магнітного кола електромагніта.
курсовая работа [46,3 K], добавлен 29.09.2011
