СОДЕРЖАНИЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ……………………………………………………...……4

ОБОРУДОВАНИЕ …………………………………………………….…4

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ……………..4

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Магнитный момент атома………………………………………....5

2. Магнитное поле в веществе. Виды магнетиков………………….6

3. Объяснение ферромагнетизма…………..………………………...8

4. Процессы намагничивания ферромагнетика …...………………10

5. Магнитное поле тороида………………………………………....16

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Метод измерения ………………………………………………….18

2. Описание экспериментальной установки………………...……..20

3. Выполнение измерений…………………………………………..21

4. Обработка результатов измерений……………………...……….21

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ

РАБОТЫ………………………………………………………………….22

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………..24

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: построение графика зависимости магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности магнитного поля и построение основной кривой намагничивания.

ОБОРУДОВАНИЕ

1. Миниблок «Ферромагнетик», в котором находится тороид с ферромагнитным сердечником.

2. Миниблок «Сопротивление 100 Ом».

3. Генератор сигналов специальной формы на плате «Блок генераторов».

4. Блок мультиметров.

5. Красные и синие соединительные провода.

Основные правила техники безопасности

1. Перед сборкой цепи проверьте, чтобы все приборы на рабочем столе были выключены.

2. При сборке цепи используйте провода с исправной изоляцией. Подключая приборы, проверяйте соблюдение норм нагрузки (рабочее напряжение конденсатора, максимальный ток для катушек индуктивности и т.п.).

3. Сборку электрической цепи ведите по контурам, начиная с основного (содержащего источник питания); мультиметр, образующий вспомогательный контур, подключайте в последнюю очередь.

4. Только после проверки цепи преподавателем можно включать источники питания.

5. Для проведения любых переключений в цепи необходимо отключить источник питания, чтобы избежать короткого замыкания участка цепи,

6. В подключенной к источнику напряжения цепи не касайтесь неизолированных металлических контактов.

7. Отключайте питание по окончании измерений.

8. Перед разборкой цепи проверьте, чтобы все приборы на рабочем столе были выключены.

Теоретическая часть

1. Магнитный момент атома

По классическим представлениям атом состоит из электронов, движущихся по орбитам вокруг положительно заряженного ядра, состоящего, в свою очередь, из протонов и нейтронов.

Движение электрона со скоростью V по круговой орбите радиуса R вокруг ядра можно представить в виде кругового тока I (рис. 1). В самом деле, если электрон с зарядом e обращается по орбите с частотой , то через поперечную площадку, расположенную в любом месте орбиты на пути электрона, в единицу времени переносится заряд, равный. Следовательно, движущийся по орбите электрон эквивалентен току силой. Поскольку заряд электрона отрицательный, то направление движения электрона и направление токаI противоположны. Таким образом, движущийся по орбите электрон создает орбитальный магнитный момент , равный

(1)

где – единичный вектор положительной нормали к плоскости орбиты (положительной называется нормаль, направление которой связано с направлением кругового токаI правилом правого винта).

Если атом содержит несколько электронов, то их движение можно представить в виде совокупности круговых токов , каждый из которых создает свой орбитальный магнитный момент. Орбитальный магнитный момент атомаравен векторной сумме орбитальных магнитных моментовего электронов:

, (2)

где Z – число электронов в атоме.

Кроме орбитального момента электрон обладает еще и собственным или спиновым магнитным моментом . Он присущ электрону так же, как массаm и заряд e.

Протон и нейтрон также обладают спиновыми магнитными моментами, но они гораздо меньше, чем спиновый магнитный момент электрона. Кроме того, в ядрах атомов магнитные моменты протонов и нейтронов могут взаимно компенсироваться, частично или полностью. Поэтому магнитные свойства ядра практически не сказываются на магнитных свойствах атомов.

Таким образом, результирующий магнитный момент атомаравен векторной сумме орбитальныхи спиновыхмагнитных моментов входящих в него электронов:

. (3)

В этом случае магнитной моделью атома является круговой ток , создающий момент(рис. 2).

Со времен Ампера в теории магнетизма вещества оперируют также магнитной моделью молекулы в виде кругового тока , создающего магнитный момент молекулы.