Лабораторная работа № 2.15 «снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа»

Цель работы: изучить экспериментально зависимость индукции магнитного поля внутри ферромагнетика от индукции внешнего магнитного поля, по снятой зависимости научиться определять потери энергии на перемагничивание.

I.Теоретическая часть

Магнитными свойствами обладают все вещества. Для объяснения магнитных свойств рассмотрим действие магнитного поля на электроны в молекулах и атомах вещества (гипотеза Ампера).

Электрон, вращающийся вокруг ядра атома по замкнутой орбите, представляет собой ток, направление которого противоположно движению электрона. Поэтому его движение аналогично круговому току и движение электрона можно охарактеризовать орбитальным магнитным моментом

Единица магнитного момента А·м².

Вектор орбитального магнитного момента Р_м атома равен сумме орбитальных магнитных моментов отдельных электронов, входящих в атом:

где Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева.

Если вещество имеет молекулярное строение, то орбитальный магнитный момент молекулы равен векторной сумме орбитальных магнитных моментов атомов, входящих в состав молекулы.

Независимо от орбитального движения электроны являются источниками магнитного поля, т.к. они обладают собственным моментом импульса (спином).

Таким образом, магнетизм атомов обусловлен двумя причинами: движением электронов по орбитам вокруг ядра и собственным магнитным моментом электронов. Кроме того, ядро атома обладает собственным магнитным моментом, но он намного меньше магнитного момента электронов. В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов направлены хаотично и магнитное поле внутри магнетика равно нулю.

При внесении магнетика во внешнее магнитное поле В_о происходит ориентация магнитных моментов отдельных атомов, молекул, в результате чего макроскопический объем приобретает определенный суммарный магнитный момент, величина которого характеризуется вектором намагничения (намагниченности):

;

Поле внутри магнетика будет определяться по принципу суперпозиции

- магнитная индукция, характеризующая магнитное поле, созданное макро-токами (без учета свойств магнетика);

- магнитная индукция, характеризующая магнитное поле, созданное микротоками (поле магнетика).

Индукция собственного магнитного поля зависит от.

- магнитная индукция характеризует поле в веществе, созданное макро - и микротоками.

Для характеристики непосредственно поля, создаваемого макро-токами, вводится напряженность магнитного поля Н.

Н и В_о характеризуют одно и то же поле микротоков без учета свойств вещества В_о=μ_оН (μ_{о –} магнитная постоянная, μ_о=4π·10^-7Гн/м).

Намагниченный магнетик создает собственное магнитное поле с индукцией , которое складывается с внешним магнитным полем, индукция которого.

Магнитная индукция зависит от свойств магнетика. Величина, показывающая, во сколько раз магнитная индукция в данной однородной изотропной среде больше или меньше, чем в вакууме, называется относительной магнитной проницаемостью среды:

Магнитная проницаемость характеризует магнитные свойства среды, она зависит от рода вещества и температуры; μ - безразмерная величина (для вакуума μ=1).

По магнитным свойствам вещества различают диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.