Определение точки Кюри ферромагнетика

Цель работы: определение точки Кюри ферромагнетика.

Принадлежности: ферромагнитный образец, электрическая печь, соленоид, милливольтметры, термопара, ЛАТР.

Методика измерений

Схема установки для определения точки Кюри ферромагнетика приведена на рис. 4.6. В печь 1, содержащую две изолированные друг от друга электрические обмотки 3 и 4, помещается исследуемый образец 2. Печь вместе с образцом нагревается от первичной обмотки 3, по которой пропускается переменный ток. Вторичная обмотка 4, индуктивно связанная с первичной, соединена с милливольтметром 5, измеряющим индуцируемую ЭДС E₁. Об изменении магнитных свойств образца с увеличением температуры можно судить по изменению индуцируемой во вторичной обмотке ЭДС E₁. Температурная зависимость ЭДС E₁ показана на рис. 4.7. Резкое уменьшение E₁ обусловлено переходом вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное. Температура данного перехода является точкой Кюри.

Для измерения температуры используется термопара 7, термоЭДС (E₂) которой регистрируется милливольтметром 6. Градуировочная прямая E₂ = f(t) термопары показана на рис. 4.8.

 

 

Рис. 4.6                                                     Рис. 4.7

 

 

Рис. 4.8

Порядок выполнения работы

1. Включить печь и по мере нагревания образца через каждые 2 мВ с помощью милливольтметр 6 измерять  ЭДС E₂ термопары, одновременно с этим регистрируя милливольтметром 5 величину индуцируемой во вторичной катушке ЭДС E₁. Результаты измерений представить в таблице.

2. Зафиксировать начало резкого уменьшения E₁. Снять несколько последующих значений E₁ по мере увеличения температуры. Отключить установку.

3. Используя градуировочную зависимость термопары E₂=f( t), определить температуры, соответствующие значениям ЭДС. Полученные значения занести в табл. 4.3

N п/п	E1,В	E2,В	Dt, °C
1 2 …

Таблица 4.3

 

 

4. Построить график зависимости E₁= f( t), используя для этого полученные значения температур.

5. Определить точку Кюри ферромагнетика по формуле

θ_к = θ_к^'  + t_k,

где θ_к^' - температура, соответствующая точке резкого уменьшения E₁ = f(t); t_к – комнатная температура.

Зачетный минимум

 

● Намагничивание вещества. Гипотеза Ампера. Вектор намагниченности.

● Напряженность магнитного поля. Закон полного тока. Связь между В и Н.

● Магнитные моменты атомов. Атом в магнитном поле. Прецессия электронных орбит.

● Диа- и парамагнетики.

● Ферромагнетики. Кривая намагничивания. Гистерезис. Точка Кюри.

● Доменная структура ферромагнетиков.

 

 

Лабораторная работа № 14

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Цель работы: определение основных параметров затухающих колебаний в контуре.

Принадлежности: колебательный контур, источник тока, осциллограф.

Теоретическое введение

 

Реальный колебательный контур состоит из катушки индуктивности L, конденсатора ёмкостью С и активного сопротивления R. (рис. 5.1). При замыкании контура с предварительно заряженным конденсатором в нем возникают затухающие электромагнитные колебания.

R

k

L

+q 2

-q 1

C

 

 

Рис. 5.1

 

Дифференциальное уравнение, затухающих колебаний в контуре можно получить на основе закона Ома для неоднородного участка цепи:

E_с,                    (5.1)

где  и  - значение потенциалов на обкладках конденсатора, E _с - ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке. С учетом того, что

,  и E_с ,               

уравнение (5.1) принимает вид

                                                        (5.2)

После замены , , получим стандартное дифференциальное уравнение, описывающее собственные затухающие колебания:

                                                      (5.3)

Здесь  - коэффициент затухания,  - собственная циклическая частота незатухающих колебаний.

Решение дифференциального уравнения (5.3) имеет вид

              (5.4)

где  - амплитуда затухающих колебаний, q₀ =А₀ - начальная амплитуда,  - частота затухающих колебаний в контуре.

Учитывая связь заряда на конденсаторе с напряжением на его обкладках, получим

,                     (5.5)

где  - значение напряжения в начальный момент времени. График затухающих колебаний напряжения на обкладках конденсатора представлен на рис. 5.2.

0

t

U

T

U0

                                                                

 

Рис. 5.2

Амплитуда колебаний напряжения изменяется по экспоненциальному закону

,                        (5.6)

а период затухающих колебаний определяется выражением

                      (5.7)

С увеличением R, а следовательно, и b, период затухающих колебаний растёт, стремясь к бесконечности при

.                    (5.8)

Это означает, что при  колебательный процесс переходит в апериодический. Значение R_кр называется критическим сопротивлением.