Изучение свойств ферромагнетика с помощью осциллографа. Общие теоретические сведения и расчетные формулы

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Федеральное агентство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный Горный институт

им. Г.В. Плеханова (технический университет)

Кафедра общей и технической физики

Лабораторная работа № 21

"Изучение свойств ферромагнетика с помощью осциллографа"

Зайди обязательно на сайты: http://www.boom1489.narod.ru

http://www.Boomik2006money.boom.ru

            Цель работы: получение основной кривой намагничивания В = f(H) и зависимости       μ = f(H) ферромагнитного образца путем исследования гистерезисной петли на экране осциллографа.

Общие теоретические сведения и расчетные формулы

Электрическая схема установки:

Атр - источник переменного напряжения (автотрансформатор);

            R1 - сопротивление в цепи катушки L1;

            с - конденсатор в цепи катушки L2;

Сила тока в цепи установки определяется законом Ома:

I1 = U/R1 ,

напряженность поля, создаваемого первой катушкой определяется формулой

H = N1∙I1/ℓ1 ,

где ℓ1 - длина катушки L1. Таким образом, H = N1∙Ux/ℓ1∙R1 .

            Ток I2 определяется практической величиной сопротивления R2:

I2 = εi/R2 ,

по закону электромагнитной индукции:

εi = -N2·S −− .

            Напряженность магнитного поля равна

Нmax = xmax ∙N1∙h/ℓ1∙R1 ,

индукция                                           Bmax = ymax∙R2∙c∙b/N2∙S ,

μ = B/μo·H ,

где μо = 4π·10-7 Гн/м.

            Формулы для расчета погрешностей:

δН = H·[(Δℓ1/ℓ1)2 + (ΔR1/R1)2 + (Δx/xm)2]½ ;

δB = B·[(Δc/c)2 + (ΔS/S)2 + (ΔR2/R2)2 + (Δy/ym)2]½ ;

δμ = μ·[(ΔH/H)2 + (ΔB/B)2]½ .

            Особый класс магнетиков образуют вещества, способные обладать намагничением даже в отсутствие внешнего магнитного поля. По своему наиболее распространенному представителю - железу - они получили название ферромагнетиков. К их числу принадлежат железо, никель, кобальт, гадолиний, их сплавы и соединения, а также некоторые сплавы и соединения марганца и хрома с неферромагнитными элементами (например, MnAlCu, CrTe и др.). Ферромагнетизм присущ всем этим веществам только в кристаллическом состоянии. 

            Ферромагнетики являются сильномагнитными веществами - их намагничение в огромное число раз (до 1010) превосходит намагничение слабомагнитных веществ.

            Намагничение слабомагнитных веществ изменяется с напряженностью поля линейно. Зависимость намагничения ферромагнетиков от Н, впервые изученная в 1878 году методом баллистического гальванометра для железа русским физиком А.Г. Столетовым, является довольно сложной. По мере возрастания Н намагниченность J сначала растет быстро, затем медленнее и, наконец, достигается так называемое магнитное насыщение Jнас, уже не зависящее от напряженности поля. Подобный характер зависимости объясняется тем, что по мере увеличения намагничивающего поля увеличивается степень ориентации молекулярных магнитных моментов по полю, однако этот процесс начнет замедляться, когда остается все меньше и меньше неориентированных моментов, и, наконец, когда все моменты будут ориентированы по полю, дальнейшее увеличение J прекращается и наступает магнитное насыщение. Разработанный Столетовым баллистический метод измерения магнитной индукции находит широкое применение и до настоящего времени.

            Существенная особенность ферромагнетиков - не только большие значения  μ (например, для железа - 5000), но и зависимость μ от Н. Вначале μ растет с увеличением Н, потом, достигая максимума, начинает уменьшаться, стремясь в случае сильных полей к единице.

            Характерная особенность ферромагнетиков состоит также в том, что для них зависимость J от Н (а, следовательно, и В от Н) определяется предысторией намагничения ферромагнетика. Это явление получило название магнитного гистерезиса ("гистерезис" - запаздывание). Если намагнитить ферромагнетик до насыщения (точка 1), а затем начать уменьшать напряженность Н намагничивающего поля, то уменьшение J описывается кривой 1-2, лежащей выше кривой 1-0. При  Н = 0  J отличается  от нуля, т. е. в ферромагнетике наблюдается остаточное намагничение  Jос. Намагничение обращается в нуль под действием поля Нс, имеющего направление, противоположное полю, вызвавшему

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
98 Kb
Скачали:
0