020


Wydział:

FIZYKI

Dzień/godzina

NR zespołu: 23

Data:

29.03.2004

1. Kuhiwczak Marcin

2. Waśkiewicz Łukasz

Ocena z przygotowania

Ocena z sprawozdania

Ocena końcowa

Prowadzący:

Dr Jacek Gosk

Podpis

Prowadzącego:

1.TEMAT:

Badanie właściwości magnetycznych ciał stałych.

2. CEL ĆWICZENIA:

Celem wykonywanego przez nas ćwiczenia było zbadanie wpływu temperatury na właściwości magnetyczne ferromagnetyka, a także zapoznanie się z pętlą histerezy naszej próbki, oraz wyznaczenie punktu Curie.

3. WPROWADZENIE:

Zachowanie się ciała w zewnętrznym polu magnetycznym umożliwia klasyfikację ze względu na jego właściwości magnetyczne. Reakcją danego ciała na pole magnetyczne jest magnetyzacja, którą określamy wzorem :

0x01 graphic

, gdzie:

pm- i-ty moment magnetyczny

V - objętość

Wzór ten należy rozumieć jako wektorową sumę momentów magnetycznych przypadających na jednostkę objętości.

W wyniku magnetyzacji ciało wytwarza własne pole w wyniku czego wypadkowy wektor indukcji B wewnątrz ciała jest równy wektorowej sumie indukcji w próżni - B0 , oraz polaryzacji magnetycznej ośrodka (μ0*M). Zależność tę możemy przedstawić wzorem:

B=B0 + μ01 ·M= 0x01 graphic

, gdzie:

μ0 - przenikalność magnetyczna próżni

μ - przenikalność magnetyczna danego ośrodka

H - natężenie zewnętrznego pola magnetycznego

χ - podatność magnetyczna 0x01 graphic

M - magnetyzacja

Ogólnie magnetyki dzielimy na:

Aby zrozumieć przebieg naszego doświadczenia musimy wiedzieć jeszcze, że podatność magnetyczną paramagnetyków w zależności od temperatury określa wzór Curie-Weissa:

0x01 graphic

, gdzie:

C - stała Curie

T - temperatura

Θ - paramagnetyczna temperatura Curie

W naszym doświadczeniu mieliśmy do czynienia z próbką ferromagnetyka, który min. tym wyróżnia się z pośród pozostałych magnetyków, że wewnętrzne pole magnetyczne może przewyższać, setki, tysiące, a w przypadku specjalnych stopów nawet miliony razy wywołujące je zewnętrzne pole magnetyczne.

Tak więc ferromagnetyki charakteryzują się bardzo dużą wartością podatności magnetycznej zależną od zewnętrznego pola magnetycznego oraz od temperatury otoczenia. Ferromagnetyki osiągają często stan nasycenia namagnesowania pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego o bardzo małym natężeniu (rzędu 10 A/m). Po usunięciu zewnętrznego pola ferromagnetyki zachowują stan namagnesowania zwany pozostałością magnetyczną. Ferromagnetyki swe osobliwe właściwości magnetyczne tracą w pewnej temperaturze (TC) nazywanej punktem ferromagnetycznym Curie. W temperaturze tej ferromagnetyzm ( czyli spontaniczne ustawienie zgodnych kierunków i zwrotów momentów magnetycznych pod wpływem czynnika porządkującego) zostaje zniszczony przez wzbudzenia termiczne i w wyższych temperaturach ferromagnetyki zachowują się jak paramagnetyki. Jednak w obszarze ferromagnetycznego punktu Curie krzywe doświadczalne podatności magnetycznej przebiegają powyżej linii prostej określonej prawem Curie-Weissa.

Ponieważ bezpośredni pomiar natężenia pola magnetycznego był niemożliwy, musieliśmy korzystać ze zjawiska indukcji, polegającego na indukcji napięcia 0x01 graphic
na nawiniętej na paramagnetyk cewce.

Gdzie:

Z - ilości zwojów

S - powierzchni przekroju cewki

0x01 graphic
- szybkość zmian pola magnetycznego.

4.WYKONANIE ĆWICZENIA:

Rozpoczynamy grzanie ferromagnetyka i zapisujemy punkty pomiarowe, zwiększając co pewien okres czasu moc grzałki, w celu zachowania stałego wzrostu temperatury . W momencie zaobserwowania gwałtownego spadku napięcia rejestrowanego zwiększamy gęstość zapisu punktów.

5.TABLEKI Z WNIKAMI I WYKRESY

Punkty pomiarowe dla grzania

T[°C]

U [V]

1/U

25

±

0,75

0,470

±

0,007

30

±

0,90

0,470

±

0,007

36

±

1,08

0,470

±

0,007

42

±

1,26

0,470

±

0,007

47

±

1,41

0,470

±

0,007

53

±

1,59

0,470

±

0,007

58

±

1,74

0,470

±

0,007

64

±

1,92

0,470

±

0,007

68

±

2,04

0,470

±

0,007

73

±

2,19

0,470

±

0,007

77

±

2,31

0,470

±

0,007

81

±

2,43

0,470

±

0,007

85

±

2,55

0,470

±

0,007

90

±

2,70

0,470

±

0,007

95

±

2,85

0,470

±

0,007

100

±

3,00

0,477

±

0,007

101

±

3,03

0,466

±

0,007

103

±

3,09

0,469

±

0,007

107

±

3,21

0,471

±

0,007

110

±

3,30

0,470

±

0,007

115

±

3,45

0,469

±

0,007

120

±

3,60

0,469

±

0,007

125

±

3,75

0,469

±

0,007

130

±

3,90

0,468

±

0,007

135

±

4,05

0,466

±

0,007

140

±

4,20

0,467

±

0,007

145

±

4,35

0,466

±

0,007

150

±

4,50

0,464

±

0,007

154

±

4,62

0,465

±

0,007

160

±

4,80

0,463

±

0,007

163

±

4,89

0,461

±

0,007

170

±

5,10

0,459

±

0,007

174

±

5,22

0,457

±

0,007

177

±

5,31

0,449

±

0,007

180

±

5,40

0,444

±

0,007

184

±

5,52

0,438

±

0,007

186

±

5,58

0,422

±

0,006

188

±

5,64

0,417

±

0,006

189

±

5,67

0,414

±

0,006

190

±

5,70

0,408

±

0,006

191

±

5,73

0,400

±

0,006

192

±

5,76

0,393

±

0,006

193

±

5,79

0,383

±

0,006

194

±

5,82

0,370

±

0,006

195

±

5,85

0,356

±

0,005

196

±

5,88

0,336

±

0,005

197

±

5,91

0,319

±

0,005

198

±

5,94

0,293

±

0,004

199

±

5,97

0,268

±

0,004

200

±

6,00

0,247

±

0,004

201

±

6,03

0,218

±

0,003

4,587

±

0,069

202

±

6,06

0,195

±

0,003

5,128

±

0,077

203

±

6,09

0,163

±

0,002

6,135

±

0,092

204

±

6,12

0,142

±

0,002

7,042

±

0,106

205

±

6,15

0,119

±

0,002

8,403

±

0,126

206

±

6,18

0,100

±

0,002

10,000

±

0,150

207

±

6,21

0,083

±

0,001

12,048

±

0,181

208

±

6,24

0,069

±

0,001

14,493

±

0,217

209

±

6,27

0,057

±

0,001

17,544

±

0,263

210

±

6,30

0,049

±

0,001

20,408

±

0,306

211

±

6,33

0,043

±

0,001

23,256

±

0,349

212

±

6,36

0,038

±

0,001

26,316

±

0,395

213

±

6,39

0,034

±

0,001

29,412

±

0,441

214

±

6,42

0,032

±

0,000

31,250

±

0,469

215

±

6,45

0,030

±

0,000

33,333

±

0,500

217

±

6,51

0,027

±

0,000

37,037

±

0,556

219

±

6,57

0,026

±

0,000

38,462

±

0,577

224

±

6,72

0,024

±

0,000

41,667

±

0,625

229

±

6,87

0,024

±

0,000

41,667

±

0,625

233

±

6,99

0,023

±

0,000

43,478

±

0,652

Wykres zarejestrowanych punktów pomiarowych:

0x01 graphic

Wykres powiększonego interesującego na obszaru:

0x01 graphic

Ekstrapolując otrzymaną krzywą określamy przybliżoną wartość temperatury Curie na
201 °C.

Następnie szkicujemy wykres zależności 0x01 graphic

0x01 graphic

Na przedziale (zaznaczonym w tabelce) znajdujemy odpowiednią funkcje liniową, metodą najmniejszych kwadratów:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Średnie odchylenia standardowe Sa i Sb wyrażają się za pomocą wzorów:

0x01 graphic

podstawiając za:

0x01 graphic

zaokrąglając otrzymujemy: 0x01 graphic

Z prawa Curie-Weisa :

0x01 graphic

Po przekształceniu:

0x01 graphic

Rozpoznajemy tu nasz równanie, a więc:0x01 graphic
możemy zatem wyliczyć 0x01 graphic

Błąd liczymy metodą różniczki zupełnej:

0x01 graphic

A więc temperatura Curie wynosi:

0x01 graphic

6. Wnioski

Wyznaczona przez nas temperatura Curie wynosi 0x01 graphic
.

Wynik może nieco odbiegać od rzeczywistej wartości temperatury dla naszej próbki, gdyż pomiar był przeprowadzany szybko, A więc w próbce powstawał gradient temperatury, i mierzone pole odpowiadało wartości temperatura z przedziału, najchłodniejszego miejsca( środka próbki) i powierzchni

- 2 -



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
020 AC CA
F B 020
C F 020
020
p13 020
03 0000 020 02 Zastosowanie abciximabu w angioplastyce wiencowej
Programmed repair Auxiliary heater Part C Models 124, 126 020 024 025
DTR Silnik prądu stałego LD 020 LD 030 LD 055 2
020
P25 020
P18 020
C G 020
020
chap45, p45 020
p40 020
chap01, p01 020
p06 020
P29 020
NP 020 Rev 0, ERP Media, STW

więcej podobnych podstron