МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5-м.

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ».

Тюмень 2004г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 - М

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В зависимости от поведения в магнитном поле вещества подразделяются на несколько типов: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики и др.

Диамагнетиками называются вещества, у которых при помещении их во внешнее магнитное поле возникает собственное магнитное поле, ослабляющее внешнее поле. Диамагнитны висмут, медь, инертные газы и др.вещества.

В отличие от диамагнетиков, парамагнетики и ферромагнетики усиливают внешнее магнитное поле. Парамагнетиками являются алюминий, платина и др. вещества. Ферромагнитны железо, никель, кобальт, их сплавы и др. материалы.

Количественную связь между магнитной индукцией поля в веществе и напряженностью внешнего магнитного поля определяется простой зависимостью

(1)

где - магнитная проницаемость вещества – число, показывающее во сколько раз магнитное поле в веществе больше, чем поле в вакууме;

_o - магнитная постоянная.

Для диа- и парамагнетиков магнитная проницаемость в широком диапазоне магнитных полей является величиной постоянной. Причем для диамагнетиков , а для парамагнетиков . Абсолютное значение магнитной проницаемости для диа- и парамагнетиков очень мало отличается от единицы. Магнитная проницаемость ферромагнетиков принимает значения от 10 до 10⁶, причем в отличие от диа- и парамагнетиков изменяется по величине с изменением внешнего магнитного поля.

С увеличением температуры магнитные свойства ферромагнетиков изменяются. Для каждого ферромагнетика имеется определенная температура, называемая точкой Кюри, при которой он теряет свои магнитные свойства, а магнитная проницаемость практически становится равной единице. Таким образом, в точке Кюри фактически осуществляется превращение ферромагнетика в парамагнетик. На указанных особенностях поведения магнитной проницаемости при повышении температуры основан метод определения точки Кюри.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

В печь 1 (рис.1) помещен ферромагнитный образец 2, который нагревается обмоткой 3, являющейся одновременно намагничивающим соленоидом. При протекании тока через соленоид во вторичной обмотке 4 индуцируется ЭДС. Эта ЭДС регистрируется милливольтметром В7-21.

Рис.1

Сущность метода заключается в следующем. При пропускании тока через соленоид 3 во вторичной обмотке (измерительной катушке) 4 возникает ЭДС индукции, определяемая по закону Фарадея-Ленца

(2)

где Ф - магнитный поток, пронизывающий площадь витков вторичной обмотки

(3)

где N₂ – число витков вторичной обмотки;

B - магнитная индукция поля, создаваемая соленоидом;

S - площадь сечения витка вторичной обмотки.

Магнитную индукцию в образце можно представить как

(4)

где - магнитная индукция поля первичной обмотки без сердечника;

- добавочная магнитная индукция, появляющаяся в результате намагничивания сердечника.

Магнитный поток в общем случае можно выразить так

(5)

Отсюда

(6)

Если бы в печи не было сердечника, т.е. в объеме печи находился только воздух (парамагнетик ), то вторичная обмотка регистрировала бы ЭДС, равную

(7)

ЭДС индукции, обусловленная влиянием ферромагнетика(), равна

(8)

где - индукция поля, создаваемого материалом образца.

Величина прямо пропорциональна магнитной проницаемости образца. При температуре Кюри магнитная проницаемость образца становится практически равной , т.е. при этой температуре становится почти равной нулю. ЭДС во вторичной обмотке уменьшается до .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Вольтметр В7-21 измеряет термоЭДС. Для нахождения температуры пользуются графиком зависимости термоЭДС от температуры. Вольтметр В7-16А измеряет ЭДС индукции во вторичной обмотке.

2. Включать лабораторную установку можно только после того, как преподаватель или лаборант проверил правильность включения цепи.

3. Включите вольтметры В7-16А и В7-21. Включите электропечь.

4. Через каждые 30-40^оС (1,2 – 1,6 мВ термоЭДС) записывайте значения напряжения U₂ во вторичной обмотке. Когда напряжение U₂ начнет уменьшатся, значения напряжения снимайте через каждые 10^оС (0,4 мВ термоЭДС).

5. На основании полученных данных температуры в печи и напряжения во вторичной обмотке, постройте график зависимости U₂=f(t) и по кривой U₂=f(t) определите точку Кюри.

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать следующее:

1. Схему установки с необходимыми пояснениями.

2. Результаты измерений в виде таблицы.

3. Значение температуры Кюри.

4. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫИ ЗАДАНИЯ

1. Как классифицируются магнетики, как они называются?

2. Как связана магнитная индукция поля в веществе с напряженностью внешнего магнитного поля?

3. Что называется магнитной проницаемостью вещества? Какие значения может принимать магнитная проницаемость для диа-, пара- и ферромагнетиков?

4. Что называется точкой Кюри?

5. Показать, почему методом, применяемым в данной работе, можно определить точку Кюри.