ТАБЛИЦА 1
|
Вид магнетика |
Магнитные моменты атомов, Н0=0 |
 Магнитные моменты атомов,
Но
|
Примеры |
μ |
|||
|
Диа-магнетики |
|
Рm=0 P'm=0 |
Вода медь |
0,999991 0,999912 |
|||
|
Пара-магнетики |
|
|
Азот алюминий вольфрам |
1,00013 1,000023 1,000175 |
|||
|
Ферро-магнетики |
|
В>>В0 |
Никель кобальт железо супермалой (79),Мо(76%) |
200-300 100-180 5000-10000 800000 |
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Электрическая схема установки представлена на рис. 4. она включает автотрансформатор Тр, миллиамперметр, намагничивающую катушку L1, измерительную катушку L2, ферромагнитный образец (тороид) Ф, сопротивления R1 и R2 , конденсатор С.
 |
Рис. 4
Для получения петли гистерезиса на экране осциллографа на Х пластины электроннолучевой трубки подается напряжение U1 , снимаемое с сопротивления R1, а напряжение U2 , снимаемое с конденсатора С подается на Y пластины. Покажем, что намагничивающее поле Н0 пропорциональна U2 ( т.е. зависимость В(Но) мы заменим зависимостью U2 (U1). Напряженность намагничивающего поля, создаваемого катушкой L1.
(8)
где N1 - число витков,
l1 – длина намагничивающей катушки
L1, I1 – ток в намагничивающей цепи.
Этот ток равен I1=
(9)
Тогда 
(10)
Где
L = 
- коэффициент
пропорциональности (11).
Напряжение U2 , подаваемое на “Y” пластины осциллографа пропорционально индукции В, возникающей в ферромагнитном торроиде. По закону Фарадея изменение потока магнитной индукции возбуждает в катушке L2 ЭДС индукции.
(12)
где N2 - число витков катушки L2
Ф – магнитный поток,
S – площадь сечения ферромагнитного торроида.
Напряжение на зажимах конденсатора С:
(13)
где I2 – ток в катушке L2
т.к.
(14)
Получаем 
, т.е.
(15)
Тогда:
, 
(16)
Изменяя величину намагничивающего тока I1 на экране осциллографа получаем зависимость В(Н0) – гистерезирную кривую. Вершины гистерезисных кривых для разных значений I1 лежат на основной кривой намагничивания. Поэтому определяя координаты Х и Y этих вершин можно построить основную кривую намагничивания. Для перевода значений координат в значения поля и индукции надо проградуировать шкалы осциллографа, т.е. определить, сколько А/М приходится на I деление по горизонтали шкалы, и сколько единиц Тл приходится на одно деление вертикальной шкалы по оси Х:
цена деления 
(17)
в установке N1=150, l1=0,16м, I1=80мA, R2=70Ком
N2=1500, S=70мм2, с=2,3 мкф, Umax =0,3 В
По оси Y:
Цена деления 
(18)
Где jу – чувствительность у пластин осциллографа, β – определяется по формуле (16)
Вычислив цену деления 
, значения В и Н вычисляем:
(19)
ход работы:
1. установить ручки на осциллографе: ручку « усиления Y» - в положение 0,05, усиление плавно – в крайнее правое положение ручки «грубо», «плавно» - в положение вправо до упора ручку развертка –XI; « синхронизация» - в положение «вход X».
2. включить осциллограф. Установить точку в центре экрана. Прогреть прибор 3 мин.
3. включить ЛАТР, установить по миллиамперметру намагничивающий ток 80мА (соответствующий В нас.).
4. перевести переключатель на схеме в положение « гистерезис».
5. записать значение Хмах и Ymax. по формулам (17), (18)
проверить
значения . (каждое крупное деление шкалы осциллографа
имеет 5 мелких делений, которые и считаются. Для удобства отсчета Х и Y
переведите тумблер «Петля-контроль» в положение «контроль» и
последовательность. Но переводя переключатель (Х-Y) в соответствующее положение
, запишите Хмах и Ymax.
6.
определить по шкале осциллографа величины отрезков ОД и ОА в делениях шкалы (
рис.3б.) и вычислить Вост = 
ОД
и Нс = 
ОА
результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
ОД, дел В,Тл
ОА, дел H0 
7. уменьшается ток I, с помощью ЛАТРа записать координаты вершин петли гистерезиса. Уменьшение тока производить от 80 мА до 10мА. ( это также удобно делать с помощью тумблера «контроль»). Результаты значений Xi и Yi – занести в таблицу 2. По формулам (19) вычислить соответствующие значения В и Н, а из формулы (7) – μ.
|
№ изм. |
Xi дел. |
Yi дел |
H0 |
В,Тл |
|
8. построить график В (Н0) и μ (Н0).
Вся шкала микроамперметра – 15 В.
КОНТРОЛБНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Цель работы.
2. Какие магнетики относятся к ферромагнетикам?
3. Как связаны индукция и напряженность магнитного поля? В каких единицах Си они измеряются?
4. Что такое кривая намагничивания?
5. Что такое магнитная проницаемость?
6. Чем обусловлены магнитные свойства вещества? В чем сходство и различие пара- и магнетиков? В чем сходство и различие диа- и парамагнетиков?
7. Как связаны внешнее поле и поле внутри магнетика? Что такое магнитная восприимчивость?
8. Как объясняется различие магнитных восприимчивостей диа- и парамакнетиков, пара- и ферромагнетиков?
9. Сформулируйте правило Ленца для закона электромагнитной индукции. Как можно использовать это правило для объяснения возникновения индуцированного магнитного момента диамагнетика?
10. Что такое остаточная индукция и коэрцитивная сила?
11. чем отличаются магнитомягкие и жесткие магнетики?
12. Чем характеризуют площадь кривой гистерезиса? Как учитываются свойства ферромагнетика в технике?
ЛИТЕРАТУРА
1. И.В. Савельев. Курс общей физики, т.2, гл.7, Наука 1987г.
2. Г.А. Эсман, О.М. Тодес. Курс общей физики, т.2, гл. 10, Наука М, 1972г.
3. Р.И. Грабовский. Курс общей физики,гл.14, §99, ВШ, М, 1970 Физика твердого тела, гл.19, М, 1979г.
4. А.С. Шубин. Курс общей физики, гл.2. М.ВШ, 1976г.
5. С.Э. Фриш, А.В. Тиморева. Курс общей физики, т.2, гл.18, М, 1961г.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
0 
