ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГИМНАЗИЯ №1516

ВОСТОЧНОГО ОКРУЖНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕПАРТАМЕНТА ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Научный проект

По курсу «Физика»

на тему:

« Физика и нтр».

Работу выполнила

Ученица 11 класса «А»

ГБОУ

ГИМНАЗИЯ №1516

ВОУО ДО г.Москвы

Пашкова Мария

Москва 2012 год.

Содержание

1. Магнитная проницаемость среды и ее измерение…………………….....7

2. Вещества с различающимися магнитными свойствами…...……………….8

А) Ферромагнетики……………………………………………………….................9

1) Основные свойства и природа ферромагнетиков

2) Работы Гильберта и точка Кюри

3) Опыты Столетова по намагничиванию ферромагнетиков

4) Магнитно-мягкие и магнитно-жесткие материалы

5) Ферриты и их применение

6) Применение ферромагнетиков

Б) Парамагнетики…………………………………………………………….…..…17

1) Основные свойства и природа парамагнетиков

2) Применение парамагнетиков

В) Диамагнетики……………………………………………………………….....…19

1) Основные свойства и природа диамагнетиков

2) Идеальные диамагнетики

3) Применение диамагнетиков

3. Магнитная запись информации……….…………………………………………22

4. Оптические диски…………………………………………………….………..........23

5. Flesh-память………………………………………………………………….……….25

6. Магнитные нанокомпозиты………...………………………………….…………26

Научный аппарат проекта

1. Объект исследования: вещества, обладающие различными магнитными свойствами (ферромагнетики, парамагнетики, диамагнетики).

2. Предмет исследования: магнитные свойства веществ.

3. Цель исследования: изучение свойств, природы и специфику применения веществ в технике в зависимости от их магнитных свойств.

4. Задачи:

1) Ознакомиться с понятием магнитной проницаемости и изучить способы ее измерения.

2) Рассмотреть вещества, обладающих магнитными свойствами, их природу и свойства.

3) Рассмотреть различные случаи применения различных веществ в технике, в зависимости от их магнитных свойств, на примере flesh-памяти и нанокомпозитов.

1.Магнитная проницаемость среды и ее измерение

Магнитная проницаемость — физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией B и напряжённостью магнитного поля H в веществе. Впервые встречается в работе Вернера Сименса  «Вклад в теорию электромагнетизма» в 1881 году. В общем случае зависит как от свойств вещества, так и от величины и направления магнитного поля.

Обычно обозначается греческой буквой μ. Может быть как скаляром (у изотропных веществ), так и тензором (у анизотропных). В общем виде вводится следующим образом:

При этом для изотропных веществ справедливо следующее равенство:

В системе СГС магнитная проницаемость —  величина безмерная, в системе СИ вводят как размерную (абсолютную), так и безразмерную (относительную) магнитные проницаемости. Для этого используется формула:

,

где μ_r — относительная, а μ — абсолютная проницаемость,  и μ₀ —магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума).

Магнитная проницаемость связана и с магнитной восприимчивостью (χ):

μ = 1 + χ

Самым простым и доступным методом измерения магнитной проницаемости является метод вольтметра-амперметра. Для измерений на исследуемый сердечник наматывается катушка, состоящая из двух обмоток, измерительной и намагничивающей. Количество витков в них некритично, и для упрощения их можно мотать одновременно в два провода. Сердечник должен быть тщательно собран. Склеивать половины разрезных ленточных сердечников не обязательно, достаточно несильно стянуть подходящей струбциной. Для повышения точности намагничивающая обмотка должна иметь малое сопротивление. Измерительная обмотка должна иметь сопротивление, по крайней мере, в 100 раз меньшее, чем входное сопротивление вольтметра. Чаще всего бывает достаточно намотать по 50-70 витков проводом толщиной около 1 мм для намагничивающей и 0,2-0,3 мм для измерительной.

Использование катушки с таким малым количеством витков требует малых напряжений, около 10-30 В и больших токов, до 3-5 А. Это удобно с точки зрения измерения тока в случае использования стрелочных приборов, ведь магнитоэлектрические амперметры имеют большую погрешность при измерении малых токов. Однако, при этом потребуется дополнительный трансформатор Т2, который позволит использовать весь диапазон регулировки ЛАТРа, рис. 4.26. Внимание! При использовании в качестве измерительных приборов звуковой карты компьютера дополнительный изолирующий трансформатор Т2 должен присутствовать обязательно.

Трансформатор, рассчитанный на более высокое напряжение на первичной обмотке, значительно меньше искажает форму напряжения. Если напряжение на вторичной обмотке дополнительного трансформатора составляет U вольт, то ориентировочное количество витков намагничивающей катушки можно оценить как wH = 30U /S, где S — сечение сердечника в квадратных сантиметрах. При достижении напряжения, приложенного к намагничивающей катушке (0,9...1,0)U, исследуемый сердечник будет намагничен до насыщения, и тогда диапазон регулировки ЛАТРа Т1 будет использован полностью. Активное сопротивление в цепи обмотки намагничивания изменяет фазовые соотношения между током и напряжением, а также приводит к сильным искажениям формы намагничивающего тока).

Итак, исследование начинается с малых токов намагничивания.

Плавно изменяя положение ручки ЛАТРа от нуля до максимума, следят за показаниями вольтметра и амперметра. В некоторый момент ток начинает быстро расти, но напряжение практически не меняется. Это означает, что индукция в сердечнике достигла величины, при которой материал насыщен. Показания вольтметра и амперметра как правило заносят в таблицу. Обычно достаточно 20-30 точек, а для быстрой оценки даже меньше. По этим данным может быть построена кривая намагничивания и зависимость магнитной проницаемости сердечника от индукции.

Методом вольтметра-амперметра можно измерять индуктивность рассеяния трансформаторов. Для этого вторичная обмотка замыкается накоротко. Полное сопротивление первичной обмотки при этом определяется активным сопротивлением провода обмотки и индуктивностью рассеяния между первичной и вторичной обмоткой. Обычно активным сопротивлением можно пренебречь без потери точности. Разумеется, следует принять меры по предотвращению перегрузки первичной обмотки, проводя измерения на минимальных напряжениях. Индуктивность рассеяния не зависит от напряжения на обмотке, поэтому достаточно одного измерения.