1995 / 96	LABORATORIUM FIZYCZNE
Ćwiczenie nr 73	Pomiar podatności magnetycznej metodą wagi Gouy'a
ELEKTRONIKA	deryło przemysław
Wykonane dnia		Data	Ocena	Podpis
22.01.96	T
	S

1. Zasada Pomiaru

Celem ćwiczenia jest poznanie wielkości fizycznych charakteryzujących własności magnetyczne ciał stałych, a także określenie, metodą wagi Gouya wartości podatności magnetycznej kilku materiałów paramagnetycznych.

Po zmontowaniu układu pomiarowego umieszczamy w polu magnetycznym elektromagnesu próbkę z wybranym związkiem. Zawieszamy ją na jednej z szalek wagi laboratoryjnej, a następnie równoważymy wagę. Włączamy zasilanie elektromagnesu i ustawiamy żądane natężenie prąd jaki ma płynąć w obwodzie elektromagnesu. Pod wpływem siły działającej na próbkę waga odchyla się od położenia zrównoważenia. Dokładamy wtedy odważniki, tak aby ją ponownie zrównoważyć, wartość masy dołożonej do szalki zapisujemy w tabelce pomiarowej. Mając znaną masę możemy obliczyć siłę działającą na próbkę zgodnie ze wzorem:

, gdzie:

m - masa dołożona na szalkę

g - przyspieszenie ziemskie równe 9,81 m/s²

Znając siłę działającą na próbkę obliczamy podatność magnetyczną próbki ze wzoru:

, gdzie:

S - pole przekroju poprzecznego próbki

m₀ - stała równa 1,26 x 10^-6

H_y = B / (m₀ m) , przy czym m = 1 (próbka znajduje się w powietrzu)

2. Schemat Układu Pomiarowego

3. Przyrządy Użyte w Doświadczeniu

­- zasilacz wraz z wbudowanym amperomierzem DI = ± 0,5 A

- waga laboratoryjna

- odważniki Dm = ± 10 mg (najmniejszy odważnik)

- elektromagnes DB = ± 30 mT

- badane próbki:

- próbka 1 - FeCl₃ (chlorek żelaza)

- próbka 2 - CuSO₄ (siarczan miedziowy)

- suwmiarka Dr = ± 0,1 x 10^-3 m

4. Tabele Pomiarowe

Tab.1 - charakterystyka elektromagnesu

J [A]	5,0	6,0	7,0
B [mT]	470,0	560,0	660,0

Tab.2 - średnica wewnętrzna szklanych rurek w których znajdują się próbki

Lp.	Próbka 1 - FeCl3 d [mm]	Próbka 2 - CuSO4 d [mm]
1 2 3	7,95 8,05 8,10	12,40 12,50 12,45
dśr	8,03	12,45

Tab.3 - wyznaczenie siły działającej na próbkę umieszczoną w polu magnetycznym

Lp.	I	Próbka 1 - FeCl3		Próbka 2 - CuSO4
	[A]	m [mg]	[N]	[mg]	[N]
1 2 3	5,0 6,0 7,0	420 570 810	4,120 5,592 7,946	150 210 260	1,472 2,060 2,551

5. Przykładowe Obliczenia

- obliczenie siły działającej na próbkę (pomiar nr 1 - prąd 5,0 A)

• próbka 1 - FeCl₃

F = 420 x 10^-3 · 9,81 = 4,12 [N]

• próbka 2 - CuSO₄

F = 140 x 10^-3 · 9,81 = 1,373 [N]

- obliczenie podatności magnetycznej (pomiar nr 1 - prąd 5,0 A)

• próbka 1 - FeCl₃

• próbka 2 - CuSO₄

6. Rachunek Błędów

- obliczenie błędu maksymalnego podatności z różniczki logarytmicznej

• próbka 1 (FeCl₃)

Dx = 0,189 x 10^-3

• próbka 2 (CuSO₄)

Dx = 0,032 x 10^-3

7. Zestawienie Wyników

Lp.	B	x - FeCl3	x - CuSO4
	[mT]
1 2 3	470,0 560,0 660,0	0,940 0,899 0,919	0,140 0,138 0,123
xśr		0,919	0,137

Podatność magnetyczna FeCl₃: x = x_śr + Dx_max = (0,940 ± 0,189)

Podatność magnetyczna CuSO₄: x = x_śr + Dx_max = (0,140 ± 0,032)

8. Wnioski i spostrzeżenia

Na dokładność pomiarów w tym doświadczeniu miały negatywny wpływ następujące błędy:

• błąd pomiaru średnicy wewnętrznej rurek, w których znajdowały się próbki, wynikły ze zniekształceń rurek przy krawędziach.

- próbka 1 FeCl₃

- próbka 2 CuSO₄

• błąd wynikły z małej dokładności ustawienia prądu na amperomierzu wbudowanym w zasilacz

• błąd wynikły z niedokładności odczytu na wadze laboratoryjnej

Po usunięciu lub zmniejszeniu tych błędów dokładność pomiarów powinna ulec poprawie.

---