ГОУ ВПО
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ФИЗИКИ
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
ВВЕЩЕСТВЕ
Методическое пособие для выполнения лабораторных работ
7 − 2 и 7 – 3
по курсу общей физики в разделе
«Электричество и магнетизм»
У Ф А 2 0 0 5
Методическое пособие содержит описание двух лабораторных работ по теме "Магнитное поле в веществе" и краткие сведения по теории. Предназначены для студентов всех специальностей и всех форм обучения УГНТУ при выполнении лабораторного практикума по курсу общей физики в разделе "Электричество и магнетизм".
Составитель: Пестряев Е. М., к. ф. - м. н., доцент
Рецензент: Маненкова Л. К. к. ф. - м. н., доцент
©Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2005
ВВЕДЕНИЕ
Все вещества в той или иной мере обладают магнитными свойствами, то есть способностью намагничиваться во внешнем магнитном поле. Намагниченность вещества количественно характеризуется величиной и направлением относительно внешнего поля магнитного момента единицы объема. B зависимости от величины намагниченности и ее связи с внешним полем все вещества делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Принадлежность к той или иной группе определяется строением атомов или молекул вещества и видом их химической связи друг с другом, поэтому исследование магнитных свойств веществ дает ценную информацию об их строении.
В описанных ниже работах изучаются магнитные свойства ферромагнетиков, поскольку величина их намагниченности легко позволяет измерять ее в отличие от очень слабой намагниченности пара- и диамагнетиков, к группе которых относятся органические вещества.
Для осмысленного выполнения лабораторных работ необходимо предварительно ознакомиться с теоретическим материалом раздела “Магнитное поле в веществе” по лекциям или по одному из рекомендованных учебников. После этого следует проверить усвоение теории по вопросам для программированного контроля, приведенным после рекомендуемой литературы. Если на эти вопросы даны уверенные ответы, то можно переходить к изучению методики выполнения работы. После ознакомления с методикой и описанием установки следует обратиться к вопросам для самоконтроля усвоения методики.
Затем необходимо оформить отчет, который включает название работы, формулировку цели, схему экспериментальной установки (и схему эксперимента, если необходимо), таблицу экспериментальных результатов и формул, связывающих экспериментальные и расчетные величины таблицы. Ознакомившись с техникой безопасности, можно приступать к эксперименту, порядок выполнения и обработки которого подробно описан.
ЛИТЕРАТУРА
1.Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1 - М.: Наука, 1978, §§ 51 − 59.
2.Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1994, гл. 16.
3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2000,
гл. 24.
4.Геворкян Р.Г., Шепель В.В. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1972,
§§25, 26.
5.Грабовский Р.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1980, § 29.
6.Астахов А.В., Широков Ю.М. Курс физики, т. 2. − М.: Наука, 1980, гл. 20.
− 2 −
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО ТЕМЕ “МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ”
1.Укажите определение намагниченности вещества и определите его физический смысл.
1) |
1 |
|
∑V |
p |
|
2) |
|
B |
− H 3) |
( |
μ −1 H 4) H |
5) μH − H. |
||||
V |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
m |
|
|
|
μ0 |
|
|
) |
|
|
||||
2. Если индукция внешнего поля BB , индукция поля в веществе равна: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
1) B |
0 |
|
|
2) |
− J |
3) μ |
J |
4) μ H |
5) μB |
. |
||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
μ0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3.Укажите график зависимости намагниченности J от внешнего поля Н для диамагнетиков.
J, B |
2 |
1 |
, μ |
|
|
1 |
4 |
5 |
|
21 |
|
0 |
|
H |
|
|
3 |
4.Укажите график зависимости восприимчивости ферромагнетиков от внешнего поля (рис. после вопроса 3).
5.Укажите график зависимости индукции B в парамагнетике от напряженности внешнего поля (см. рис. после вопроса 3).
6.Чему равен магнитный момент атома диамагнитного вещества в присутствии внешнего поля ?
|
2 |
Z |
|
|
1/ 2 |
5) eωL r2. |
1) 0 |
2) − e |
B ∑ rn2 |
3) |
3nT |
4) − e r V |
|
|
6m n =1 |
|
μ0n |
2 |
2 |
|
7. Чему равно орбитальное магнитомеханическое отношение электрона ?
1) − |
e |
|
2) − |
e rV |
3) |
eB |
|
4) − |
e |
|
5) pm B L−1 . |
m |
|
2m |
2m |
||||||||
|
2 |
|
|
|
|||||||
8.Какой энергией обладает магнитный момент pm во внешнем магнитном поле?
1)pmB [pm, B] 3)23kT 5)− pmB cosθ.4)pm dBdx cosθ2)
−3 −
9.Каким выражением определяется удельная парамагнитная восприимчивость ?
|
μ |
n p2 |
|
p B cosθ |
n p2 B |
|
e |
hn |
|
μ |
n p2 |
||
1) |
0 |
m |
2) exp |
m |
|
3) |
m |
4) |
|
5) |
0 |
m |
|
|
|
3kT |
2m |
||||||||||
|
3k |
|
|
kT |
|
|
|
3kT |
|||||
10.Какой момент сил действует на магнитный момент во внешнем магнитном
поле ? |
|
|
dB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1) p |
|
B |
2) p |
|
cosθ |
3) I S |
4) |
[ |
F, B |
] |
5) |
[ |
p |
|
, B .. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
m |
|
|
m dx |
|
|
|
|
|
m |
] |
|||||
11.Как зависит магнитная проницаемость ферромагнетика от внешнего поля ? (См. рис. к вопросу 3).
12.Верно ли утверждение, что намагничивание ферромагнетика сопровождается переориентацией намагниченности доменов в нем ?
1) |
Неверно |
2) |
Верно для сильного поля. |
3) |
Верно для любого поля |
4) |
Правильного ответа нет. |
5) |
Верно для слабого поля. |
|
|
13.Что такое коэрцитивная сила ферромагнетика ?
1)Напряженность внешнего поля Нвн., при которой BферB . = 0.
2)Нвн., при котором BферB . = BmaxB .
3) J / H. |
4) H + J. |
5) BB |
при Н |
= 0. |
|
|
фер. |
вн. |
|
14.Каков физический смысл площади петли гистерезиса ферромагнетика в координатах B = f (H) ?
1)Магнитный поток, пронизывающий ферромагнетики.
2)Энергия, идущая на перемагничивание ферромагнетика.
3)Циркуляция индукции поля вокруг ферромагнетика.
4)Энергия магнитного поля в объеме ферромагнетика.
5)Энергия, идущая на перемагничивание единицы объема ферромагнетика. 15.Как зависит магнитная восприимчивость ферромагнетиков от температуры ?
1) |
μ0 n pm2 |
2) Не зависит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3kT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
C |
|
|
|
|
3) |
>> 1 |
при T < Tкюри, |
= |
|
. 4) |
|
|
||||||
T −T |
T |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5) |
<< 1 |
при T < T |
|
, |
= |
|
C |
|
при T > T |
|
. |
||
кюри |
|
T −T |
|
кюри |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||