§3. Методы исследования ферромагнитных веществ при насыщении

3.1. Индукционный метод Вейсса и Форрера

Сущность метода Вейсса и Форрера состоит в том, что исследуемый ферромагнитный образец, находящийся в магнитном поле, быстро удаляется из системы катушек, соединенных с баллистическим гальванометром. Схема установки, которая приме-нялась Вейссом и Форрером, изображена на рис. 3. Удаление образца О, имеющего форму эллипсоида вращения, производится с помощью специального механизма, состоящего из рычага с пружиной, которая находится перед измерением в сжатом состоянии.

Образец помещают в центре между полюсами электромагнита и измерительными катушками. В том случае, если нужно определить температурную зависимость намагниченности насыщения, образец вставляют в печь или в сосуд Дьюара. Закрепляют образец на конце стержня P при помощи зажима R, изготовленного из неферромагнитного материала.

Магнитное поле создает электромагнит, диаметр полюсов которого равен 19,5 см. Полюсные наконечники имеют конусообразную форму. На эти наконечники надеваются две пары катушек и , соединенные встречно. Обмотки внутренних катушек наматываются из медной проволоки толщиной 0,2 мм и имеют около 600 витков, обмотки внешних катушек — 200 витков. Произведения числа витков на их площадь должны быть равны, тогда без образца потоки, сцепления катушек будут одинаковы между собой. Последовательно с катушками и , включается компенсационная катушка, которая может легко вращаться вокруг горизонтальной оси.

Эта катушка позволяет полностью ликвидировать случайное отклонение гальванометра, связанное с изменением поля электромагнита. Если исследуемый образец поместить в поле, а затем быстро удалить из него, то появится отклонение рамки гальванометра. Для вычисления намагниченности пользуются формулами (1.2) и

(2.1)

(для определения изменения магнитной индукции в образце или абсолютного значения индукции необходимо знать баллистическую постоянную гальванометра , число витков измерительной обмотки образца, сечение образца S, сопротивление R цепи гальванометра и отклонение рамки гальванометра).

При этом следует учесть размагничивающий фактор образца, а также действие «магнитного изображения». Поправка на это действие при высоких полях достигает значительных величин. В методе Вейсса и Форрера эта поправка определяется при помощи катушки с большим числом витков, объем которой равен объему исследуемого образца. Метод Вейсса и Форрера дает возможность измерять намагниченность с точностью до 1 %.

Исследования можно проводить в широком температурном интервале от 77 до 700° К при различных значениях напряженности магнитного поля.

Недостатком этого метода является необходимость учитывать действие «магнитного изображения». Кроме того, нельзя вести измерения в области высоких температур, так как катушки и начинают сильно нагреваться. Данный метод исследования ферромагнитных веществ подвергался неоднократному изменению и усовершенствованию.

Потенэ использовал метод Вейсса и Форрера для измерений спонтанной намагниченности ферритов. В его установке при помощи электромагнита создавались магнитные поля напряженностью до а/м. Этот электромагнит имел вдоль оси полюсов цилиндрический канал, в который помещали патрон с исследуемым образцом,. Механизм для вывода образца изготовлялся из латуни и нихрома. Обмотки индукционных катушек наматывались из медной проволоки и имели разное число витков: внутренние — 3400 (диаметр 0,15 мм) и внешние — 1160 витков (диаметр 0,3 мм). Градуировка цепи катушки выполнялась, как и в установке Вейсса и Форрера, при помощи небольшой катушки, размеры которой были точно известны. Эту катушку помещали в центре зазора на месте образца. Через катушку, охлаждаемую водой или керосином, пропускали постоянный ток, который измеряли амперметром высокого класса точности. Поправку на «магнитное изображение» определяли с помощью трех катушек длиной 9 мм со средним диаметром 1,6; 2,6 и 4,8 мм. Исследования, проведенные Потенэ, позволили определить температурный ход спонтанной намагниченности для некоторых ферритов и проверить теорию Нееля для данного класса ферромагнетиков. [1]