6. Послідовність виконання роботи.

На лабораторному стенді розташована готова установка (рис. 49.5) для визначення точки Кюрі феромагнетика. Перед початком виконання роботи ознайомитись з конструкцією установки та отримаєте від викладача досліджуваний взірець феромагнетика. Якщо кімнатна температура буде рівна 20С, то термостатування другого спаю не потрібне.

1. При вимкненому джерелі змінного струму (живлення первинної обмотки) ввести отвір нагрівача досліджуваний феромагнетик, привівши його в контакт з термопарою.

2. Ввімкнути джерело змінного струму і через кожні п'ять поділок шкали мікровольтметра термопари в табл. 49.1 записувати покази міліамперметра.

Таблиця 49.1

Напруга на кінцях термопари, мкВ
Струм у вторинній обмотці, мА

Коли струм у вторинній обмотці почне зменшуватись, покази знімають через кожну поділку шкали мікровольтметра.

3. За отриманими даними побудувати залежність сили струму у вторинній обмотці трансформатора від показів мікровольтмера термопари (верхня частина графіка, рис. 49.6). В нижню частину графіка перенести градуйовочну пряму термопари, яка вказана на лабораторному стенді.

4. Для визначення точки Кюрі з точки перегину експериментальної кривої проводять вертикальну лінію до перетину з градуйовочною прямою термопари. Ордината точки перетину дає значення точки Кюрі – температуру t_к.

5. Точка Кюрі визначається похибкою графічного методу. Положення точки перегину не є точним, а знаходиться в межах X по вісі абсцис. Тоді продовживши координати можливого відхилення до перетину з градуйовочною прямою, визначають похибку температури t, як це вказано на (рис. 49.6). Значення можливого відхилення X від точки перегину визначає та обґрунтовує сам експериментатор.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. В чому полягала гіпотеза Ампера про природу магнетизму ?

2. Дайте означення магнітного моменту контуру зі струмом. За яким правилом визначається напрям вектора магнітного моменту ?

3. Дайте означення намагніченності (вектора намагнічення) речовини.

4. Дайте означення магнітної сприйнятливості та магнітної проникності речовини. Який між ними існує зв’язок ?

5. Приведіть класифікацію речовин на діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики (в залежності від їх магнітної сприйнятливості та магнітної проникності).

6. Яка природа феромагнетизму ? Чому феромагнетик “розбивається” на окремі домени ? Як експериментально довести існування доменів ?

7. Дайте означення точки Кюрі для феромагнетиків. Яка різниця між фазовими переходами першого і другого роду ?

8. В чому полягає методика експериментального визначення точки Кюрі для феромагнетиків ?

9. Навести схему лабораторної установки для визначення точки Кюрі для феромагнетиків.

10. Яка послідовність виконання роботи ?

Лабораторна робота № 50

ЗНЯТТЯ ПЕТЛІ ГІСТЕРЕЗИСУ ФЕРОМАГНЕТИКА ЗА ДОПОМОГОЮ ОСЦИЛОГРАФА

МЕТА РОБОТИ: ознайомитися з основними властивостями феромагнетиків та освоїти методику експериментального визначення цих характеристик методом зняття петлі гізтерезису.

ПРИЛАДИ: досліджуваний феромагнетик з обмотками, джерело змінного струму, ЛАТР, електронний осцилограф.

1. МАГНІТНІ МОМЕНТИ ЕЛЕКТРОНІВ. НАМАГНІЧЕНІСТЬ РЕЧОВИНИ (ВЕКТОР НАМАГНІЧЕННЯ)

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 , де е - заряд електрона,Т - період його обертання. Даний коловий струм створює магнітне поле і магнітний моментP_mелектрона, який рухається навколо ядра атома називається орбітальним магнітним моментом і він дорівнює добутку сили струму І на площу орбіти S (50.1). Магнітний момент - вектор, напрям якого визначається за правилом свердлика (рис. 50.1).

(50.1).

Крім орбітального магнітного моменту електрон володіє ще власним магнітним моментом, який отримав назву спінового магнітного моменту. Магнітним моментом володіють і ядра атомів, але їх вклад в магнітні властивості речовини дуже малий і тому магнітні властивості речовини визначаються орбітальними та спіновими магнітними моментами, які входять в склад атомів (молекул) речовини. Якщо ці магнітні моменти орієнтовані хаотично, то речовина не намагнічена і векторна сума магнітних моментів електронів дорівнює нулю. В зовнішньому магнітному полі відбувається орієнтація магнітних моментів електронів і їх векторна сума вже не дорівнює нулю (речовина намагнічується).

Відношення (50.2) сумарного магнітного моменту атомів речовини до об’єму речовини Vкількісно характеризує її намагнічення і називається намагніченістю або вектором намагнічення.

. (50.2)

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

У несильних магнітних полях намагніченість речовини пропорційна напруженості Нзовнішнього магнітного поля (50.3), де-("хі") - магнітна сприйнятливість речовини, безрозмірна величина, яка характеризує магнітні властивості даної речовини (як ця речовина "сприймає" магнітне поле). Якщо ж порівняти індукцію В магнітного поля¹в речовині з індукцієюВ₀магнітного поля у вакуумі (намагнічуючого поля), то отримаємо іншу характеристику магнітних властивостей речовини - магнітну проникність(50.4.). Зв'язок між магнітною проникністюта магнітною сприйнятливістювстановлюється співвідношенням (50.5).

(50.3)

(50.4)

(50.5)

У залежності від значень або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=-0,000009. Згідно (50.5) для діамагнетиків<1.

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ізнаходиться в межах (10³-10⁵).

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