1998 / 99	LABORATORIUM FIZYCZNE
Ćwiczenie nr 68	Pomiar punktu Curie ferromagnetyków
ELEKTRONIKA gr. 1.2	ANDRZEJ KULIŚ
Wykonane dnia 10.03.1999		Data	Ocena	Podpis
	T
	S

1. Charakterystyka ćwiczenia

Przez spiralę grzejną S, stanowiącą uzwojenie pierwotne transformatora płynie prąd zmienny o częstotliwości f=50 Hz i amplitudzie I1. Wewnątrz spirali umieszczony jest badany pręt P wykonany z ferromagnetyka. Cewka C połączona z miernikiem M2 prądu indukowanego I2 jest uzwojeniem wtórnym transformatora.

Prąd płynący przez spiralę powoduje nagrzewanie się pręta ferromagnetycznego i powstawanie pola magnetycznego o natężeniu
, zaś wartość indukcji magnetycznej w ferromagnetyku wynosi
, a strumień wektora indukcji
, którego zmiana w czasie powoduje powstanie siły elektromotorycznej indukcji
w cewce wtórnej lub prądu
w zwartym obwodzie wtórnym, przy czym:

n - liczba zwojów spirali grzejnej na jednostkę długości,

A - powierzchnia przekroju poprzecznego pręta,

N2 - liczba zwojów cewki wtórnej,

Z - impedancja wewnętrzna cewki

Przy wyznaczaniu punktu Curie wartość prądu I1 utrzymuje się stała, a zmienia się z temperaturą jedynie przenikalność magnetyczna ferromagnetyka , tak więc:

I2=const*

Jednak praktycznie pozostaje stałe dla temperatur mniejszych od temperatury Curie, po czym w związku z wykazywaniem przez ferromagnetyk właściwości paramagnetycznych gwałtownie maleje do wartości bliskich 1, co powoduje zmalenie prądu I2 i co jest momentem, który należy zaobserwować w doświadczeniu.

2.Schemat układu pomiarowego

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów

Dokładność użytych w ćwiczeniu przyrządów:

- amperomierz zakres 2,5 A klasa 0,5 I =12,5 mA

- miliwoltomierz1 zakres 200 mV U = 0,3% + 1dgt do pomiaru E termopary

- miliwoltomierz2 zakres 10V U = 1mV do pomiaru U wtórnego

Błąd pomiaru prądu w uzwojeniu pierwotnym nie ma wpływu na dokładność otrzymanych wyników. Pomiar prądu był potrzebny jedynie dla ustalenia odpowiedniej mocy grzania spirali grzejnej.

4. Tabela pomiarowa

E [mV]	U [mV]	E [mV]	U [mV]
3	103	17,4	147
4	105	17,5	147
5	107	17,6	148
6	109	17,7	149
7	111	17,8	150
8	112	17,9	150
9	115	18	151
10	117	18,1	152
11	119	18,2	153
12	122	18,3	153
13	126	18,4	153
14	129	18,5	153
15	133	18,6	153
16	139	18,7	152
17	144	18,8	143
17,1	145	18,9	108
17,2	145	19	82
17,3	146	19,1	74

5. Obliczenia

Wszystkie dane były odczytywane z przyrządów, więc nie mieliśmy potrzeby stosować jakichkolwiek obliczeń. Uzyskane wartości były nanoszone na wykres, z którego odczytano wynik końcowy.

6. Rachunek błędów

Błąd określenia temperatury próbki jest równy błędowi miliwoltomierza użytego

do pomiaru E termopary.

U = 0,3% + 1dgt = 0,7 mV

Błąd 0,7mV dla napięcia odpowiada błędowi pomiaru temperatury 15C.

Błąd pomiaru napięcia na uzwojeniu wtórnym jest równy błędowi użytego miernika

i wynosi 1mV.

7. Zestawienie wyników końcowych

Temperatura Curie dla badanej płytki odczytana z wykresu wynosi 338 15C,

czyli 611 15K.

8. Uwagi i wnioski

Spisując wyniki z przyrządów należało wziąć pod uwagę, że „zimne” złącze termoelementu, zanurzone w wodzie z lodem, nie ma temperatury 273 K, więc do otrzymanych wartości należało dodać zarejestrowaną różnicą temperatury. Badaną temperaturę Curie można było wyznaczyć dokładniej, stosując do pomiaru E termopary miliwoltomierz o większej dokładności. Można było zamienić oba miliwoltomierze miejscami, gdyż pomiar napięcia wtórnego nie musiał być wyznaczany z dużą dokładnością, ponieważ w ćwiczeniu należało tylko zaobserwować jego nagły spadek w momencie przekroczenia temperatury Curie.

Na podstawie temperatury Curie odczytanej z wykresu można zidentyfikować badany materiał jako nikiel ( jego temperatura Curie wynosi 631 K ).

---