Определяне на точката на Кюри на ferromagnets - лабораторна работа

Определяне на точката на Кюри на ferromagnets

Устройства и аксесоари: готварска печка с феромагнитни проби RNSH автотрансформатор (регулатор на напрежение училище), амперметър, термодвойка, два Миливолтметър.

Въведение. Основните характеристики на феромагнитен състояние са, както следва.

1. Тези вещества могат да бъдат силно намагнитизирват дори в слабо магнитно поле.

2.Magnitnaya чувствителност, определена като съотношението на интензитета на намагнитване на магнитното поле, действащо върху материала варира в зависимост от самото поле (е неговата функция).

3.Namagnichennost не е еднозначна функция на полето, и зависи от магнитното историята на феромагнити, т.е. от магнитните полета, действието на които веществото се подлага на по-рано.

4.When циклична промяна на областта в качеството на материала, намагнитването се променя от т.нар хистерезис крива.

5.Ferromagnitnye тяло запази намагнитване след външното магнитно поле се намалява до нула (състоянието на остатъчната намагнитване).

6.Kazhdomu феромагнитен вещество съответства на определена специфична температура, над която феромагнитен държавни изброени характеристики изчезват и става парамагнитни свойства. Тази температура се нарича точката на Кюри или температури. Понякога температурата на Кюри се намира в тесен температурен диапазон.

Според съвременните концепции за всеки феромагнитен материал се състои от голям брой области на спонтанни (или спонтанни) намагнитване - домейни. във всеки от които магнитните моменти на електроните са разположени в една и съща посока (така че всеки домейн намагнетизирана до насищане) обикновено различна от посоката на магнетизация на съседните области. Причината се дължи на наличието на образователни направления в феромагнитен специален вид връзка между електронните спинове. Във всяка проба феромагнитен инсталиран дял в области, които отговарят на състоянието на минималната енергия на кристала, състояща се основно от три компонента: енергия за обмен на взаимодействие, магнитна енергия и магнитна анизотропия енергия. Физически условия, които допринасят за разлагането на феромагнитен поле на спонтанно намагнитване са идентифицирани Ya.I.Frenkelem, Ya.G.Dorfmanom, LD Landau, EM Лифшиц и други.

Тъй като кристална проба в отсъствието на магнитното поле съществува случайно разпределение на намагнитване вектори домени, обаче цялата проба е ненамагнетизирано. Въпреки това, при прилагане на слабо магнитно поле магнитните домени започва преразпределение точки; увеличаване обема настъпва домени с енергично благоприятна посока на магнитния момент спрямо областта за сметка на съседните домени, в които магнитния момент е по-малко благоприятна посока (Процес изместване граници). При по-високи полета изместването на границите на домейни трябва да се върти на магнитните моменти на процеса на (процеса на въртене) на посоката на полето.

Големината на спонтанно намагнитване зависи от температурата. С увеличаване на температурата, намагнитване на насищане намалява бавно в началото, но с наближаването точката на Кюри промяна става по-бързо.

Ако феромагнити е в магнитно поле, постоянен по сила, а след това зависимостта на намагнитване на температурата може да бъде различна за различните области. За достатъчно голямо увеличение магнитно поле феромагнити на температурата води до намаляване непрекъснато ускоряване на намагнитване, тя рязко намалява в близост до точката на Кюри почти до нула. Тези промени в намагнитване обратими: когато промяната на температурата на намагнитването е същото в обратна посока на кривата. В слабо поле на намагнитване (и магнитната проницаемост) първоначално се увеличава с повишаване на температурата и след преминаване през максимум капки към ниска стойност близо до точката на Кюри.

По този начин, при температури под точката на Кюри на феромагнитни тела се характеризират с присъствието на домейни. Когато температурата на Кюри е средната енергия на топлинна движение на атомите феромагнит е достатъчно да унищожи си спонтанно намагнитване, при което феромагнитни трансформира в парамагнитен вещество. Точка Кюри - температурата на фазов преход, свързан с изчезването на атомната подредбата.

Целта на това изследване е да се определи температурата на Кюри на желязо и никел проби.

Метод на измерване. Съществуват няколко метода за определяне на температурата на Кюри феромагнитни материали [1]. Повечето от тях са намалени за да се гарантира, че чрез нагряване на феромагнитен температура проба корекция, при която има рязък спад на намагнитване на магнитно поле на постоянен величина. Разнообразието е метод за измерване на намагнитването или поне методи за наблюдение поведението му.

Един метод, електромагнитна индукция метод. Тя се състои в измерване на едн, индуцирана в бобината, която обгражда анализираната проба в променливо магнитно поле с постоянна амплитуда. С повишаване на температурата, на магнитния поток в пробата се понижава чрез намаляване на намагнитването и точката на Кюри до пада рязко, което води до рязко намаляване на измереното индуцирана едн.

По този начин, за да се определи точката на Кюри да стреля индукция крива EMF (или величина пропорционално на нея - индуциран ток) на температурата.

Thermal електродвижещо напрежение се дължи на две причини.

2. По всеки проводник дори еднакво, градиента на концентрация на електрони се случва, когато се нагрява е нехомогенни, което води до разпространение

електрони към по-студено края Фиг.1

Отчитане на ефектите на двата ефекта води до следния израз за ЕВФ на термодвойка:

където С - постоянна числено равно на електродвижещата сила, получена в термодвойката когато температурната разлика между възли 1K. По този начин, EMF на термодвойката е пропорционална на температурната разлика между нейните възли. Практиката обаче показва, че линейната зависимост важи само в малък диапазон от температури. При голяма разлика между тях, тази зависимост е различен от линеен, т.е. Тъй като коефициентът не е постоянен. Ето защо, термодвойките се нуждаят от калибриране.

На термоелементи са направени от различни метали пара. В тази работа за измерване на температурата на пробата от желязо се прилага chromel-хромалумелова термодвойка и измерване на температура никел проба - мед константан.

Миливолтметър термодвойка образуват термоелектрически термометър (термометър - термометър за измерване на температури значително над околната среда, от гръцката думите  - пожар и  - измерва). Калибрационните криви за пирометър дадени за случая, когато температурата на едно от съединенията е 0S. Ако измерената температура на връзката е над нулата (стая, например), устройството ще показва малко по-ниска в сравнение с валидни температура. В този случай, да се коригира чрез добавяне на свободни (студен) температурни възел термометри показанията - стая.

ох
писането монтаж. В електрическа пещ, нагревателна серпантина 1 се поставя проба 3 (Фигура 2). Спиралата на отопление е

в същото време областта ликвидация. Измерване (средно) намотка 2 е затворен в MV2 на волтметър. Така, тези намотки представляват трансформатор с феромагнитна сърцевина, която изпълнява ролята на пробата за изпитване.

Променлив ток I1. течаща спирално (първична намотка), създава магнитен поток

където L1 - индуктивност на първичната намотка.

Индуктивност на бобината зависи от V. брой обем навивки на единица дължина n1 и пропускливост вещество . в този случай - тестовата проба, и се дава от

Магнитният поток F1 прониква вторичната намотка 2 и броят на завъртанията N2.

При смяна на текущия I1 варира магнитния поток и вторичната намотка 2 се индуцира EMF индуцирането

Първичната намотка (спирала електрическата пещ) се отделя от вторичен слой от изолационен материал 4. Разликата между пробата и температурата, измерена чрез термоелемент, един възел от които е в пробата се поставя в пещ и от друга - от външната страна, в инкубатор при стайна температура.

Когато температурата на тест проба достигне точката на Кюри, магнитната проницаемост  пада от висока стойност на единство. Индуктивност L1. и заедно с него и едн индуцирано във вторичната намотка 2 рязко намалява (виж екв. (2) и (3)). Когато този ток I2 във вторичната намотка също се намалява, и се регистрира на експериментатора.

В този документ се предлага да се измери температурата на Кюри на желязо и никел проби. Пробите са в две различни пещи в лаборатория укрепен бар.

Използването на две резета, също разположени на панела и има две позиции "желязо" - "никел", средства за измерване на инсталацията с инсталация железен проба превключвател с никел.

Измерване. 1.Elektricheskaya лаборатория верига единица е напълно сглобен и само трябва да провери дали всички устройства, посочени в схема (вж. Фигура 2).

2.Postavte тумблери на "желязо".

3.Vklyuchite автотрансформатор RNSH мрежа 220 и задаване на ток

1.6 (за желязо).

4.Po поне печка за отопление последващи термодвойка четения Миливолтметър MV1 и всеки две разделение на своите скалата отчитане и на двете пише миливолтметри MV1 и MV2 маса.

Когато токът във вторичната намотка, а оттам и MV2 четене Миливолтметър ще намалее, посочване трябва да бъдат отстранени чрез една дивизия термодвойка Миливолтметър мащаб.

Нагряването на пробата трябва да се прекрати и фурната изключи, когато след стръмно рецесия, предизвикана ток е практически престава да намалява и остава почти на същото ниво.

5.Repeat всички измервания с проба никел (пещ ток 1,0 А).

Обработка на резултатите от измерването. 1.Po получени данни, съдържащи се в таблицата, се конструира щам графики на U2 на напрежението от термодвойката (т.е., всъщност температурата, сила съществуващите между тях пропорционално) както феромагнитни проби. Графика изглежда така, както е показано на фигура 3.

2
.За да се определи температурата на Кюри в условията на този експеримент, се провежда на допирателната на графика на кривата на инфлексната точка (точка А) и продължава докато асимптота кръстовища в държани до края на графиката (фигура 3 се провежда чрез пунктираната линия). В точката на пресичане (TW на графиката) за проектиране на оста х. Според така получения U1 стойност на напрежението и калибрационна крива, съответстваща термодвойка Съотношението Фиг.3 получи проба отношение стайна температура.

3.Istinnoe стойност на температурата на Кюри ще получи чрез добавяне температура в лаборатория помещение по време на експеримента, като студен кръстовището на термодвойката е в пасивна инкубатор при такива условия.

4.Proizvedite грешки оценка на графичен определяне на температурата на Кюри.

1.Sravnite между диамагнитно, парамагнитен и феромагнитни материали. Какви са основните свойства на ferromagnets.

2. Каква е точката на Кюри в феромагнитен?

3. Как зависим намагнитване на феромагнитен материал от областта намагнетизиране далеч от точката на Кюри?

4. Как зависим намагнитване на феромагнитен материал на температурата в силни и слаби полета?

5.Opishite метод за определяне на точката на Кюри в това изследване. Какво показва, че първата и втората миливолтметри? Какво е знамението, че точката на Кюри се предава?

6.Chem измерена температура феромагнитен проба по време на експеримента? Обяснете на проектиране и функцията на пирометъра.

7.Obyasnite качествено напредъка ви диаграми.

1.Buravihin VA Shelkovnikov VN Karabanova VP Семинар на тема магнетизъм. М гимназия, 1979 г., стр. 103

2.Kalashnikov ДВ Електричество. М. Наука, 1977 §110, 119.

3.Kittel Чарлз Въведение в Физика на твърдото тяло. Наука, Москва, 1978 г., стр 543-592.

4.Kortnev AV YV Рубльов Kutsenko А. Семинар на тема физика. М. Висше училище, 1963 p.313.

6.Sivuhin DV Най-общо за развитието на физиката. Наука, Москва, 1983 г., Vol.3. § 74, 79.