3. Опис лабораторного пристрою.

У даній роботі для зняття петлі гістерезису використовується пристрій, електрична схема якого наведена на рис. 4. Досліджуваний зразок виготовлений у вигляді тора, на який намотана магнітна котушка. У проріз тора поміщено зонд із датчиком Холла, за допомогою якого визначають величину індукції .

Напруженість магнітного поля всередині тороїда обчислюють відповідно до формули:

. (10)

Тут – середній діаметр тороїда, – загальна кількість витків котушки тороїда, а – струм у його витках. Перемикачем П можна змінювати напрям струму, отже, і напрям напруженості .

Порядок виконання роботи

1. Поміряти діаметр тора та визначити кількість витків тороїда. Дані записати до табл. 1.

2. Зібрати електричне коло за схемою, наведеною на рис. 4.

3. Подати напругу на тороїд і, змінюючи струм у ньому від 0 до (кількість точок вимірювання та величину струму задає викладач), зняти криву намагнічування. ЇЇ хід не завжди збігатиметься з кривою ОА, а залежатиме від початкового стану феромагнітного зразка.

4. Зменшуючи струм від до 0 зняти ділянку петлі гістерезису.

5. Перемикачем П змінити напрям струму та, змінюючи його від 0 до , зняти ділянку петлі.

6. Зменшуючи струм від до 0, зняти ділянку петлі гістерезису.

7. Перемикачем П змінити напрям струму та, змінюючи його від 0 до , зняти ділянку петлі гістерезису.

8. На міліметровому папері побудувати графік залежності від та з нього визначити величини залишкової намагніченості та і струму та , при яких індукція дорівнює нулю.

9. За формулою (10) обчислити значення коерцитивної сили та і обчислити середнє значення

Табл. 1.

Контрольні запитання

1. У чому полягає ефект Холла?

2. Записати формулу для визначення поперечної різниці потенціалів у ефекті Холла.

3. Дати означення сили Лоренца та вказати спосіб визначення її напряму.

4. У яких речовин спостерігається діамагнетизм, а в яких парамагнетизм?

5. Який стан речовин називають феромагнетизмом?

6. Опишіть графічну залежність індукції від напруженості магнітного поля для феромагнетиків.

7. Яку величину називають коерцитивною силою?

8. Дайте характеристику магнітотвердих та магнітом’яких матеріалів.

9. Що означає термін „магнетний домен”?

10. В чому полягає ефект Баркгаузена?

Лабораторна робота № 37 Вивчення магнетних властивостей речовин

МЕТА РОБОТИ:	дослідити магнітні властивості матеріалів, які використовуються для виготовлення осердь дроселів, трансформаторів, електромагнітів.
ОБЛАДНАННЯ:	ґенератор, осцилоґраф, лабораторний макет.

Теоретичні відомості

Усі речовини проявляють магнітні властивості: одні послаблюють магнітне поле, інші посилюють його. Залежно від сили впливу на магнітне поле, речовини поділяють на слабомагнітні та сильномагнітні. Однією з основних величин, які характеризують магнітну активність речовини, є магнітна проникність  – коефіцієнт, котрий показує, у скільки разів індукція поля в речовині більша, ніж у вакуумі.

До слабомагнітних речовин відносяться такі, в яких  близьке до одиниці. Речовини, що для них 1, називають діамагнетиками, а ті, де 1 – парамагнетиками. До сильномагнетних речовин відносять такі, для яких 1 (=500 – 500000). Сюди відносять феро- та феримагнетики.

Магнетизм речовини в основному обумовлений орбітальним та спіновим магнітними моментами електронів атомів. Діамагнетизм спостерігається у речовин, атоми яких при відсутності зовнішнього магнітного поля не мають магнітних моментів (скомпенсовані орбітальні та спінові моменти електронів). Парамагнетизм спостерігається у тих речовин, атоми яких при відсутності зовнішнього магнітного поля мають нескомпенсовані магнітні моменти. Тепловий рух атомів перешкоджає їм зайняти вибраний напрямок. Під дією зовнішнього магнітного поля магнітні моменти атомів частково орієнтуються.

Ф еромагнетики. Для деяких речовин сили орієнтації магнітних моментів атомів переважають теплову взаємодію. Тому речовина і без зовнішнього магнітного поля може бути намагніченою. При нагріванні теплова енергія атомів зростає і власна намагніченість може зникати. Найнижча температура Т_К, при якій власна намагніченість ще відсутня, називається точкою Кюрі.

Феромагнетику енергетично вигідно розбитись на намагнічені до насичення області – домéни (об’єм доменів 10^–3мм³), магнітні моменти яких орієнтовані в різних напрямках. У такому випадку весь зразок може бути і ненамагніченим.

Крім точки Кюрі та великої магнітної проникності, феромагнетики характеризуються петлею гістерезису – своєрідною нелінійною залежністю індукції магнітного поля від напруженості зовнішнього магнітного поля. На рис. 1 наведено петлю гістерезису феромагнетика. Індукцію B_r називають залишковою намагніченістю, а напруженість Н_с – коерцитивною силою. Коерцитивна сила – це така напруженість зовнішнього магнітного поля, яка повністю розмагнічує феромагнетик.

Електротехнічну сталь можна використовувати в пристроях, які працюють на низьких частотах (до 50–60 кГц). При роботі на вищих частотах у таких матеріалів появляються значні втрати на струми Фуко. Тому феромагнетики замінюють феримагнетними матеріалами з напівпровідниковими властивостями (феритами).