Rok Akademicki 1998/99 |
LABORATORIUM FIZYCZNE |
|||
Nr Ćwiczenia 73 |
Temat: Pomiar podatności magnetycznej |
|||
Wydział: Elektronika Kierunek: Informatyka Grupa: 1.2 |
Jarosław Struś |
|||
Data
|
Ocena |
Data zaliczenia ćwiczenia |
Podpis |
|
16.05.1999 |
T |
|
|
|
|
S |
|
|
|
1. Zasada pomiaru.
W metodzie Guy'a próbka w kształcie jednorodnego walca umieszczona jest w układzie pomiarowym w taki sposób, że jeden z jej końców znajduje się w środku szczeliny elektromagnesu. W szczelinie tej pole Hyo jest silnie jednorodne. Natomiast drugi koniec próbki znajduje się w obszarze gdzie pole Hyo jest względnie słabe. Gradient pola magnetycznego powoduje więc działanie na próbkę siły, która jeśli próbka ma dodatnią podatność magnetyczną wciąga ją w obszar silnego pola. Wartość tej siły mierzona jest przy pomocy wagi.
Następnie stosując wzór:
możemy obliczyć podatność magnetyczną .
gdzie:
Fx - siła działająca na próbkę,
μ0 - przenikalność magnetyczna próżni (4π*10-7H/m.),
A - przekrój próbki,
Hy, Hy0 - wartość pola działającego na próbkę.
Dla Hy >> Hy0 wzór ten przyjmuje postać
2. Schemat układu pomiarowego .
3. Pomiary.
Do badań użyliśmy próbek trzech soli:
Siarczanu miedzi o wzorze chemicznym CuSO4 ;
Uwodnionego chlorku wapnia - wzór chemiczny CaCl2*6H2O ;
Siarczanu niklu - wzór chemiczny NiSO4 ;
Ćwiczenia rozpoczęliśmy od zdjęcia charakterystyki elektromagnesu użytego do badań. Wyniki przedstawiam w poniższej tabelce:
Lp. |
I |
B |
|
[A] |
[mT] |
1 |
109 |
|
1,5 |
159 |
|
2 |
206 |
|
2,5 |
260 |
|
3 |
308 |
|
3,5 |
360 |
|
4 |
412 |
|
4,5 |
464 |
|
5 |
518 |
|
5,5 |
560 |
|
6 |
605 |
W dalszej części ćwiczenia potrzebna będzie również wartość przekroju próbek, w tym celu zmierzyliśmy wielkości średnic próbki (po trzy pomiary dla każdej próbki), a następni obliczyliśmy wartość średnią średnicy próbki :
Lp. |
CuSO4 |
CaCl2*6H2O |
NiSO4 |
1. |
13,70[mm] |
2,22[mm] |
9,02[mm] |
2. |
13,63[mm] |
2,21[mm] |
9,04[mm] |
3. |
13,62[mm] |
2,23[mm] |
9,06[mm] |
D/n |
13,65[mm] |
2,22[mm] |
9,04[mm] |
W tabeli zestawiliśmy wyniki pomiarów siły przyciągającej próbkę (Fx)(w zależności od masy(m.) uzyskanej na wadze ), dla odpowiednich wartości natężenia prądu(I) indukującego pole magnetyczne :
Lp. |
I |
m |
Fx |
I |
M. |
Fx |
I |
m |
Fx |
|
|
[A] |
[mg] |
[mN] |
[A] |
[mg] |
[mN] |
[A] |
[mg] |
[mN] |
|
1 |
4 |
70 |
0,687 |
2 |
40 |
0,392 |
2 |
40 |
0,392 |
|
2 |
5 |
120 |
1,177 |
3 |
70 |
0,687 |
3 |
60 |
0,589 |
|
3 |
6 |
160 |
1,57 |
4 |
110 |
1,079 |
|
100 |
0,981 |
|
CuSO4 |
|
CaCl2*6H2O |
|
NiSO4 |
|
|
|
4. Obliczenia podatności magnetycznej.
Przytoczony wcześniej wzór:
dodatkowo możemy przekształcić na:
Zanim przystąpię do obliczania podatności obliczam pole przekroju poprzecznego próbek:
I wynosi on dla poszczególnych próbek :
1- A=10,71 mm2
2- A= 1,74 mm2
3- A= 7,10 mm2
Lp. |
I |
B |
X1 |
X2 |
X3 |
|
[A] |
[mT] |
[-] |
[-] |
[-] |
1 |
2 |
206 |
- |
0,1334 |
0,0327 |
2 |
3 |
308 |
- |
0,1045 |
0,0219 |
3 |
4 |
412 |
0,0095 |
0,0917 |
0,0204 |
4 |
5 |
518 |
0,0103 |
- |
- |
5 |
6 |
606 |
0,0101 |
- |
- |
Śr. |
|
|
0,0099 |
0,1099 |
0,0250 |
5. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów .
- Suwmiarką, którą mierzyliśmy średnicę próbki d = 0.05 mm
- B=7.5 mT
- Waga laboratoryjna m=10 mg
6. Rachunek błędów.
a) błędy zostały obliczone metodą różniczki logarytmicznej:
b) błąd maksymalny dla pomiaru 3.
7. Uwagi i wnioski.
Wykonanie pomiarów było trudne ze względu na dokładność pomiaru próbek oraz dokładne zrównoważenie wagi w celu otrzymania w miarę dokładnej wartości Fx. Jak można było się spodziewać i co potwierdziło doświadczenie, sól ZnSO4 nie wykazywała żadnych własności magnetycznych. Natomiast chlorek żelaza wykazał takie właściwości, rzędu 0,942, ale przy dużym błędzie maksymalnym 0,09.
1
Ćwiczenie 73, strona1