WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«3 Цель: Изучение основных свойств ферромагнетиков. Задача: Снять основную кривую намагничивания. Определить коэрцитивную силу и остаточную намагниченность. Построить зависимость магнитной ...»

3

Цель:

Изучение основных свойств ферромагнетиков.

Задача:

Снять основную кривую намагничивания. Определить коэрцитивную силу

и остаточную намагниченность. Построить зависимость магнитной проницаемости среды ( ) от напряженности магнитного поля (Н).

Приборы и принадлежности:

1.Кассета ФЭП 07/02 с исследуемым ферромагнетиком.

2. Генератор сигналов низкочастотный (звуковой генератор) ГЗ-112/1.

3.Электронный осциллограф С1-68.

ВВЕДЕНИЕ Магнетиками называются все среды, способные намагничиваться в магнитном поле, т.е. создавать собственное магнитное поле. По магнитным свойствам магнетики подразделяются на три основные группы: диамагнетики, парамагнетики (слабые), и ферромагнетики (сильные).

Вещества (инертные газы, стекло, вода, золото), у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов Pm 0, называются диамагнетиками (dia - врозь).

Вещества (газы, платина, алюминий и др. металлы), у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов не равны нулю ( Pm 0 ), называются парамагнетиками (para – возле). Но вследствие теплового движения атомов (молекул) их магнитные моменты ориентированы беспорядочно, поэтому парамагнитные вещества магнитными свойствами не обладают.

При внесении во внешнее магнитное поле диамагнетики намагничиваются против него B0 Bm (при любой температуре T ), т.е. выталкиваются из поля, ослабляя его, а парамагнетики намагничиваются по полю B0 Bm, при любой температуре T, т.е. втягиваются в область сильного поля. Чем выше T, тем больше дезориентирующее действие хаотичного (теплового) движения и меньше намагниченность парамагнетиков.



Количественно интенсивность намагничивания во всех случаях характеризуется одинаково, а именно под действием магнитного поля все элементы объема приобретают магнитный момент. Это может быть обусловлено следующими механизмами.

При внесении во внешнее магнитное поле в молекулах и атомах движение электронов изменяется так, что образуется определенным образом ориентированный суммарный круговой ток, который характеризуется магнитным моментом:

Pm IS n (1) Можно сказать, что молекулы при внесении в магнитное поле приобретают индуцированный магнитный мо-мент.

Благодаря этому они становятся источниками дополнительного поля, т.е.

вещество намагничивается. Это относится к диамагнетикам. В пара

–  –  –

значение для всего тела, то оно намагничено до насыщения J нас.

Отличительной особенностью ферромагнетиков является то, что в отсутствии внешнего магнитного поля они самопроизвольно намагничены до насыщения. Так называемые обменные силы (объяснение которым дается в квантовой механике) выстраивают спины электронов ферромагнетиков параллельно друг другу, чем и обуславливают намагниченность насыщения. Но в обычных условиях ферромагнетик не обладает свойствами магнита. Причина заключается в том, что ферромагнетик разбивается на области, в каждой из которых намагниченность однородна и равна J нас, но сумма векторов насыщения равна нулю. Области с однородной намагниченностью получили название доменов (размеры 10-3-10-4мм). Границы между доменами получили название доменной стенки. Если к ферромагнетику приложить внешнее магнитное поле, то образец намагничивается, т.е. приобретает результирующий магнитный момент.





Рис. 3 Петля гистерезиса для ферромагнетика

Кривая зависимости индукции магнитного поля ферромагнетика B от величины напряженности внешнего магнитного поля H имеет вид петли гистерезиса B f ( H ), которая представлена на рис. 3.

Явление отставания изменения индукции магнитного поля в ферромагнетике от изменения напряженности внешнего магнитного поля называется магнитным гистерезисом. На графике отрезок (0a) - основная кривая намагничивания тела от величины H 0 до H нас. При уменьшении внешнего магнитного поля образец размагничивается и индукция уменьшается, но с некоторым отставанием (кривая (ab) ). Величина индукции при H 0, равная отрезку (0b) называется остаточной индукцией. Полное размагничивание наступает в случае, если создать отрицательную напряженность, равную отрезку (0k ). Поле H к, при котором ферромагнетик размагничивается ( B 0) называется коэрцитивной силой (задерживающей). Дальнейшее увеличение H в отрицательную сторону вызывает в сердечнике индукцию обратного направления, причем возрастание индукции B будет идти по кривой (kd ). Аналогично, уменьшая поле от H нас. до 0 (от точки d), а затем (после точки с) увеличивая его в противоположном направлении, снова получим исходное состояние намагниченности насыщения (точка а). Совершится замкнутый цикл перемагничивания, а кривая (abkdcfa), по которой он происходит, носит название петля гистерезиса.

Если значение напряженности намагничивающего поля такого, что намагничивание ферромагнетика достигает насыщения, получается максимальная петля гистерезиса. Остаточная индукция и коэрцитивная сила как основные характеристики свойств ферромагнетика определяются по максимальной петле гистерезиса.

Если при циклическом перемагничивании уменьшать напряженность поля, до которого намагничиваем образец, то получим семейство петель гистерезиса, вершины которых будут находиться на основной кривой намагничивания.

Площадь петли гистерезиса пропорциональна работе, затрачиваемой на перемагничивание единицы объема ферромагнетика. В процессе перемагничивания эта работа полностью переходит в тепло. Для материалов с большей площадью петли гистерезиса больше и затраты энергии на перемагничивание. Поэтому наряду с H нас, Bост и H к площадь петли гистерезиса является важнейшей характеристикой материала.

Краткое объяснение явления магнитного гистерезиса такое. При наложении внешнего магнитного поля домены ориентируются вдоль поля.

При прекращении действия внешнего поля не все области самопроизвольного намагничивания дезориентируются, т.к. изменить ориентировку группы молекул (атомов) гораздо труднее, чем ориентировку отдельной молекулы. Для того, чтобы тело стало опять намагниченным, надо наложить внешнее поле, обратное по знаку полю намагничивающему (коэрцитивная сила).

Ферромагнитное состояние зависит от внешней температуры. При нагревании, вследствие усиления хаотического движения атомов, параллельная ориентация спинов нарушается. При некоторой температуре, называемой температурой Кюри, результирующий магнитный момент обращается в ноль и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Для железа, например, температура Кюри равна 763 C, для никеля 360 C. Вместе с исчезновением самопроизвольной намагниченности в ферромагнетике исчезают и домены.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

Для получения петли гистерезиса ферромагнетика на экране осциллографа измерения его основных характеристик применяется установка, схематически изображенная на рис. 4.

–  –  –

Основными элементами установки являются тороид из исследуемого материала с первичными и вторичными цепями и осциллограф. На горизонтальные отклоняющие пластины X трубки осциллограф подается напряжение U x пропорциональное Н, а на вертикальные пластины Y - напряжение U y, пропорциональное В. В первичной цепи тороида происходит изменение магнитного поля H, так как ток, подводимый к тороиду и создающий в нем магнитное поле, переменный. Во вторичной обмотке тороида возникнет э.д.с. индукции, которая и является источником тока во вторичной цепи. За один период синусоидального изменения тока след электронного луча на экране опишет полную петлю гистерезиса, раза каждый период в точности ее повторит, поэтому на экране будет видна непо

–  –  –

Экспериментальная установка состоит их электронного осциллографа С1-68, звукового генератора ГЗ-112/1 и кассеты ФЭП 07/02.

Параметры установки:

R1 24 Ом, R2 24 кОм, С 470 нФ, N1 100 витков, N2 200 витков

–  –  –

Рабочая частота: 600 Гц.

k x 0,6 В/см для осциллографа С1-68.

k y - в зависимости от положения переключателя «Усилитель Усиление» на осциллографе.

2. Включить питание лабораторного стенда и приборов. После прогрева осциллографа установить светящуюся точку в центре экрана осциллографа.

3. Установить усиление по оси Y k y 0,1 В / м, по оси X k x 0,6 В / cм

4. Установить частоту звукового генератора 600 Гц, а ручку регулировки выходного напряжения в нулевое положение.

Задание 1. Снятие кривой намагниченности:

1. Регулируя выходное напряжение звукового генератора, установите максимальную петлю гистерезиса, соответствующую магнитному насыщению образца. Использовать всю площадь экрана.

2. Получив на экране осциллографа максимальную петлю, запишите координаты n x, n y вершины этой петли.

3. Уменьшите ручкой регулировки выходного напряжения звукового генератора петлю на экране и вновь запишите в таблицу координаты ее вершины.

4. Уменьшая выходное напряжение звукового генератора, получить 8-10 петель гистерезиса, записывая в таблицу координаты их вершин.

5. По формулам (13) и (14) найти напряженность и индукцию магнитного поля, соответствующие вершинам наблюдаемых петель гистерезиса, и занести результаты вычислений в таблицу (в единицах СИ):

–  –  –

6. По данным опыта постройте кривую намагничивания (В = f(H)).

Задание 2. Определение коэрцитивной силы и остаточной намагниченности:

1. Убедитесь, что в отсутствие напряжения, подаваемого со звукового генератора, светящаяся точка на экране осциллографа находится в центре экране (при необходимости установить).

2. Получите на экране максимальную петлю гистерезиса при том же усилении по оси Y, при котором снималась основная кривая намагничивания.

3. По максимальной петле гистерезиса найдите координату nx к, соответствующую коэрцитивной силе H к, и координату ny ост, соответствующую Bост.

4. По формулам (13), (14) определите H к и Bост.

Задание 3:

Пользуясь формулой (7), вычислите относительную магнитную проницаемость для каждой пары значений H и B. Постройте график зависимости от H ( f (H ) ).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как классифицируются магнетики?

2. Что называется магнитной проницаемостью?

3. В чем заключается явление магнитного гистерезиса?

4. Что такое домены и как ведут они себя при увеличении напряженности внешнего магнитного поля?

5. Как объяснить наличие остаточной намагниченности?

6. С каким магнитными характеристиками следует выбирать железо для трансформаторов, электродвигателей и почему?

7. Где применяются материалы с большой остаточной намагниченностью?

8. Каким образом можно размагнитить ферромагнетик?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Детлаф А.А., Яворский В.М. и др. Курс физики / М.: Высш. шк., 2002, С.261 – 267, 269 – 273.

2. Трофимова Т.И. Курс физики / М.: Высш. шк., 2003, С.176 – 178, 203 – 212.

3. Савельев И.В.Курс общей физики / М.: Наука., 1988, Т. 2. С.176 – 180.

4. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики / М.: Высш. шк., 1970,

Похожие работы:

«IBM Systems iSeries Управление системами Расширенный планировщик заданий Версия 5, выпуск 4 IBM Systems iSeries Управление системами Расширенный планировщик заданий Версия 5, выпуск 4 Примечание Перед началом работы с этой информацией и с описанным в ней п...»

«РЖ Д й ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "РОСС1/11/1СК1/1Е Ж ЕЛЕЗНЫ Е ДОРОГ1/1" (О А О "Р Ж Д "] РАСПОРЯЖЕНИЕ "15 " Декабря 2 0 0 7 г. М осква 1М 2387Р " Об утверж дении И нструкции по охране труда для деф ектоскописта по магнит...»

«Класс Дата наблюдения Место наблюдения Исполнитель Челябинск, РФ Калытюк И., A 2016.05.17 Любушкин А. Рис.1 Направление на полигон "Сафакулево" К нам на форму обратной связи обратился уральский исследователь аномальных явлений Андрей Любушкин, с сообщени...»

«Двигатели бензиновые DDE 2.5 и HONDA GX-160 / GX-200 LONCIN G200F Тип мотора и номер серии ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ Настоящая инструкция предназначена для моторов DDE 2.5 и Honda GX160. GX200. LONCIN G200F Нормы безопасности : прежде чем включить мотор, проверь...»

«1 Ханты-Мансийский автономный округ – Югра Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2" Номинация: Мода и дизайн Секция: Прикладное искусство ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ КОМПЛЕКТ СТ...»

«СПЕЦПРИБОР Сертификат пожарной безопасности № ССПБ.RU.УП001.В03563 УП 001 ОКП 437241 Сертификат соответствия № РОСС RU.ББ02.Н02001 ББ02 Свидетельство о взрывозащищенности № СТВ – 042.03 Заключение о взрывозащищенности № С2 – 038/06 Р...»

«8+ Элементы питания не входят x3 AA A/LR03 в комплект Необходимо 3 элемента x 1.5В AAA/LR03 STAR THEATER ® Домашний планетарий (Звездный театр) Скачайте увлекательное аудиопутешес...»

«10 Синтез ИВО, 18-19 июля 2015, Иерархии ИДИВО 191 Изначальности, Санкт-Петербург Мать, Родина, Мать Планеты. А вы любите Мать Планеты? Мало любить Мать: вы-то любите, а она вас не обязательно. Нет, конечно, высокое существо отвечает любовью – это в ваших иллюзиях, это же не Отец, который лю...»

«Акафист иже во святых отцу нашему Арсению епископу Тверскому, чудотворцу Кондак 1 Избранный святителю Христов и предивный чудотворче, отче наш Арсение! Похвальное пение восписуем ти с верою и любовию, яко теплому молитвеннику и предстателю наш...»

«1 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины "Технологии обработки материалов" являются формирование у студентов систематизированных знаний о современных технологиях обработки материалов, умений осуществлять технологические приемы по изготовлению гото...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.