Zespół 8 |
Inżynieria Ruchu Morskiego, rok I, gr. A |
|
Paweł Chmielewski Patryk Dachnowski |
Ćwiczenie nr 3 Wyznaczanie temperatury Curie ferrytu
|
|
Data wykonania: 22.10.1997 |
Ocena: |
Podpis: |
TEORIA:
Polem magnetycznym nazywamy taki stan przestrzeni, w którym na poruszające się ładunki działają siły. Jest ono wytwarzane przez poruszające się ładunki pozostające w ruch uporządkowanym.
Podstawową wielkością charakteryzującą p. magnetyczne jest indukcja magnetyczna, określająca oddziaływanie pola na poruszający się ładunek. Zależy ona również od własności ośrodka i tak dla próżni wynosi ona:
W ośrodkach materialnych pole zewnętrzne oddziaływuje na elementarne obwody prądu związane ze spinem i ruchem orbitalnym elektronu, uporządkowując ich momenty magnetyczne w kierunku pola. W ten sposób powstaje pole dodatkowe, którego natężenie zwane namagnesowaniem równa się momentowi magnetycznemu jednostki objętości ciała:
, gdzie:
- liczba atomów w jednostce objętości uporządkowanych w kierunku pola,
- wypadkowy moment magnetyczny atomu.
Indukcja magnetyczna ciała wynosi zatem:
Indukcja magnetyczna może zostać również wyrażona następującym wzorem:
F - siła działająca w polu na przewodnik
I - natężenie prądu w tym przewodniku
l - długość przewodnika
Jest ona wielkością wektorową Kierunek tego wektora jest styczny do linii pola magnetycznego a zwrot wyznacza reguła prawej dłoni.
Stosunek namagnesowania do natężenia pola zewnętrznego nazywamy podatnością magnetyczną:
Ze względu na jej wartość i zależność od temperatury i natężenia pola dzielimy ciała na:
1. Diamagnetyki (ciała, np. gazy szlachetne, Zn, Cr, których atomy mają moment magnetyczny równy zeru, a orbity elektronów w zewnętrznym polu magnetycznym wykonują ruch precesyjny. Wytwarza on niewielki dodatkowy moment magnetyczny).
Paramagnetyki (np. powietrze, Al) - ciała, których atomy lub cząsteczki posiadają wypadkowy, różny od zera moment magnetyczny. Ciała te nie wykazują namagnesowania w nieobecności pola zewnętrznego. Podatność magnetyczna paramagnetyków jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury bezwzględnej:
Wzór ten wyraża prawo Curie zgodnie z którym podatność magnetyczna paramagnetyków jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury bezwzględnej. Jej wartość liczbowa jest rzędu 10-6-10-2.
3. Ferro-, ferri-, antyferromagnetyki (ciała o strukturze domenowej; domeny są to małe obszary, w obrębie których następuje spontaniczne uporządkowanie momentów magnetycznych tych ciał. W ferromagnetykach Fe, Co, Ni, momenty magnetyczne wewnątrz domeny są zgodnie skierowane, w związku z tym domeny mają własny silny moment magnetyczny.
Dla każdego ferromagnetyka istnieje określona temperatura zwana temperaturą (punktem) Curie, w której ruch cieplny niszczy strukturę domenową i powoduje przejście materiału w stan paramagnetyczny. Inaczej mówiąc jest to temperatura powyżej której traci on swoje zdolności ferromagnetyczne. Podatność w tym stanie spełnia prawo Curie - Weisa
Inne wielkości określające p. magnetyczne:
- Strumień indukcji magnetycznej, wyrażony wzorem:
- Natężenie pola magnetycznego:
, gdzie:
- przenikalność magnetyczna próżni
Natężenie pola magnetycznego możemy wyrazić również wzorem Biota - Savarta:
zależy tylko od natężenia prądu i położenia poszczególnych odcinków przewodnika, względem rozpatrywanego pola.
Przebieg doświadczenia
Ux [mV] |
2y [cm] |
y [cm] |
[K] |
U [mv] |
[mV] |
0,0 |
3,1 |
1,55 |
303,000 |
310 |
|
1,0 |
3,1 |
1,55 |
321,322 |
310 |
|
2,0 |
3,0 |
1,50 |
340,244 |
300 |
|
3,0 |
3,1 |
1,55 |
358,866 |
310 |
|
3,2 |
3,2 |
1,60 |
362,590 |
320 |
|
3,4 |
3,2 |
1,60 |
366,314 |
320 |
|
3,6 |
3,1 |
1,55 |
370,039 |
310 |
|
3,8 |
3,0 |
1,50 |
373,763 |
300 |
|
4,0 |
3,5 |
1,75 |
377,487 |
350 |
|
4,2 |
3,5 |
1,75 |
381,212 |
350 |
|
4,4 |
3,1 |
1,55 |
384,937 |
310 |
|
4,5 |
2,2 |
1,10 |
386,799 |
220 |
|
4,6 |
1,3 |
0,65 |
388,661 |
130 |
205,263 |
4,7 |
0,9 |
0,45 |
390,523 |
90 |
102,631 |
4,8 |
0,6 |
0,30 |
392,385 |
60 |
68,421 |
4,9 |
0,5 |
0,25 |
394,248 |
50 |
51,309 |
5,0 |
0,5 |
0,25 |
396,110 |
50 |
41,048 |
5,1 |
0,46 |
0,23 |
397,972 |
50 |
34,207 |