Rok 1995/96	LABORATORIUM Z FIZYKI
ćwiczenie nr 68	POMIAR PUNKTU CURIE FERROMAGNETYKÓW.
Wydział Mechaniczny IZK grupa K06 B	Marcin Wirkus
data wykonania	OCENA		DATA	PODPIS
20.03.96	T
	S

Pomiar punktu Curie t_c wykonuje się w układzie przedstawionym na rysunku 1. Przez spiralę grzejną „S”, która stanowi uzwojenie pierwotne transformatora, przepływa prąd zmienny o częstotliwości sieciowej f = 50 Hz i amplitudzie I₁. Badany pręt „P” wykonany z ferromagnetyka umieszcza się wewnątrz spirali. Cewka „C” połączona z miernikiem „M₂” prądu indukowanego stanowi uzwojenie wtórne transformatora. Prąd płynący przez spiralę powoduje nagrzanie się pręta ferromagnetycznego oraz powstawanie pola magnetycznego o natężeniu:

|H| = I₁ n₁ cos 2p ft

gdzie n - liczba zwojów spirali grzejnej na jednostkę długości

t - czas

W materiale ferromagnetyka wartość indukcji magnetycznej ze względu na zależność B = m m₀ H, wynosi :

|B| = m m₀ I₁ n₁ cos 2p f t,

a strumień wektora indukcji ;

f(t) = m m₀ I_i n_i A cos2p ft,

gdzie : A - powierzchnia poprzeczna przekroju poprzecznego pręta.

Zmiana strumienia w czasie powoduje powstanie SEM indukcji w cewce wtórnej i N₂ liczbie zwojów :

E(t) = N₂ d f(t) / dt

lub prądu, w zwartym obwodzie wtórnym o amplitudzie:

I₂ = 2p f m m₀ I₁ n₁ N₂ (A/Z)

gdzie : Z - impedancja wewnętrzna cewki.

Przy wyznaczaniu punktu Curie wartość I₁ utrzymuje się stałą, a wielkością zależną od temperatury jest tylko przenikalność magnetyczna ferromagnetyka m. Wobec tego zależność I₂ można przedstawić w postaci :

I₂ = const m

W temperaturach t < t_c , m praktycznie pozostaje stałe i dopiero po osiągnięciu tej temperatury, w związku z wykazywaniem przez ferromagnetyk właściwości paramagnetycznych, m gwałtownie maleje do wartości bliskich 1, co powoduje równocześnie malenie prądu I₂.

SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO rysunek 1

OCENA DOKŁADNOŚCI

napięcie na uzwojeniu wtórnym DU (+-) 0,8 % z zakresu pomiaru 100 mV

napięcie termopary DE = +- 0,05 % wartości mierzonej +- 0,05% pełnej skali - pełna skala 100 mV

TABELA POMIARÓW

napięcie na uzwojeniu	116	117	119	120	122	124	126	128	130	132	135	139	143
napięcie termopary	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
temperatura	66.2	85.4	103.4	122.3	141.6	158.9	176.9	190.6	213	233	248	266	283

napięcie na uzwojeniu	149	155	156	156	157	159	159	160	164	162	162	162	163	163
napięcie termopary	16	17	17.1	17.2	17.3	17.4	17.5	17.6	17.7	17.8	17.9	18	18.1	18.2
temperatura	302	320.1	322.2	326.3	326.3	328.3	330.3	331.3	332.4	334.4	336.4	338.4	340.4	342.5

napięcie na uzwojeniu	163	156	114	90	78	70
napięcie termopary	18.3	18.4	18.5	18.6	18.7	18.8
temperatura	344.6	346.6	348.8	350.9	352	353.2

Do obliczenia temperatury w oparciu o charakterystykę termometryczna termoelementu Fe - konst. uwzględniono temperaturę odniesienia termoelementu.

WYKRESY ROBOCZE

WNIOSKI

W ćwiczeniu mierzyliśmy napięcie na uzwojeniu wtórnym U [mV] oraz temperaturę t [oC]. Napięcie termopary E [mV] w zakresie od 0 - 3 mV zmieniało się bardzo szybko więc nie można było dokonać pomiaru. Od 3 - 17 mV wyniki rejestrowane były co 1 mV, potem od 17 do 18.8 co 0.1 mV. Napięcie termopary wzrastało na początku szybko, później prędkość malała w miarę wzrostu napięcia termopary. Napięcie na uzwojeniu wtórnym wzrastała od 116 mV [przy E = 3 mV) do U = 163 mV (E = 18.3 mV) gdzie osiągnęła maksimum, potem nastąpił gwałtowny spadek do 70 mV (E = 18.8 mV)

Temperatura punktu Curie wynosi: 344.6 ^oC.

Graficzną prezentację wyników przedstawiono na Wykresie 1.

termopara Fe - const.

C

S

P

---