Лаб 1 ТОЕ

Лабораторна робота 1.

Тема: побудова петлі гістерезису за допомогою осцилографа.

Мета роботи: ознайомитися з основними властивостями феромагнетиків та освоїти методику експериментального визначення цих характеристик методом зняття петлі гістерезису.

Теоретичні відомості

Всі речовини є магнетиками, тобто намагнічуються. Інша справа, яке це намагнічення, як його характеризувати. Відповідь на такі питання можна отримати, вивчаючи внутрішню будову речовини, розглядаючи ті структурні елементи, які визначають магнітні властивості даної речовини. Так, електрон, який обертається навколо ядра атома еквівалентний коловому струму 𝐼 = 𝑒 𝑇 , де е - заряд електрона, Т - період його обертання. Даний коловий струм створює магнітне поле і магнітний момент Pm електрона, який рухається навколо ядра атома називається орбітальним магнітним моментом і він дорівнює добутку сили струму І на площу орбіти S (1). Магнітний момент - вектор, напрям якого визначається за правилом свердлика (рис. 1).

2. МАГНІТНА СПРИЙНЯТЛИВІСТЬ І МАГНІТНА ПРОНИКНІСТЬ РЕЧОВИНИ. ДІАМАГНЕТИКИ, ПАРАМАГНЕТИКИ ТА ФЕРОМАГНЕТИКИ

У несильних магнітних полях намагніченість речовини пропорційна напруженості Н зовнішнього магнітного поля (3), де χ-("хі") - магнітна сприйнятливість речовини, безрозмірна величина, яка характеризує магнітні властивості даної речовини (як ця речовина "сприймає" магнітне поле). Якщо ж порівняти індукцію В магнітного поля1 в речовині з індукцією В0 магнітного поля у вакуумі (намагнічуючого поля), то отримаємо іншу характеристику магнітних властивостей речовини - магнітну проникність μ (4.). Зв'язок між магнітною проникністю μ та магнітною сприйнятливістю χ встановлюється співвідношенням (5). 𝐽 → = 𝑋 ⋅ 𝐻 → (3) 𝜇 = 𝐵 𝐵𝑜 (4) 𝜇 = 1 + 𝜒 (5)

У залежності від значень χ або μ речовини за своїми магнітними властивостями можна поділити на три основні групи.

а) Діамагнетики, для яких магнітна сприйнятливість від'ємна і дуже мала за абсолютним значенням. Наприклад, для води χ=-0,000009. Згідно (5) для діамагнетиків μ1.

б) Парамагнетики, в яких магнітна сприйнятливість мала, але додатня. Так, для алюмінію =1,000023. Магнітна проникність парамагнетиків >1.

в) Феромагнетики, які характеризуються великим додатнім значенням χ і μ знаходиться в межах (10 3 -105 ).

До феромагнетиків відносяться залізо, нікель, кобальт, гадоліній а також окремі сплави. В останній час широкого застосування набули напівпровідникові феромагнітні матеріали - ферити.

𝜇 = 𝐵 𝜇0𝐻 (7) На основі цих значень будують графік залежності магнітної проникності μ досліджуваного феромагнетика від напруженості Н намагнічуючого поля (рис. 5). Такий графік має точку перегину, яка визначає максимальне значення магнітної проникності. Величини В3, Нк та μmax є основними характеристиками феромагнетиками, які досліджують в даній роботі.

Контрольні питання.

1. Дати означення магнітного моменту контуру із струмом.

Магнітний момент - вектор, напрям якого визначається за правилом свердлика.

2. Дайте означення намагніченості

Ве́ктор намагні́ченості або намагні́ченість — характеристика відгуку середовища на прикладене до нього магнітне поле, магнітний момент одиниці об'єму речовини.