1. Zasada pomiaru.

Wszystkie atomy mo
na podzieli
na: diamagnetyczne i paramagnetyczne. W atomach pierwiastków zwanych diamagnetycznymi orbitalne i spinowe momenty magnetyczne wszystkich elektronów wchodz
cych w sk
ad atomu kompensuj
si
nawzajem i wobec tego w nieobecno
ci zewn
trznego pola magnetycznego taki atom nie wytwarza w
asnego pola magnetycznego. W próbce z
o
onej z atomów diamagnetycznych, po umieszczeniu w zewn
trznym polu magnetycznym
, wszystkie atomy uzyskuj
moment magnetyczny skierowany przeciwnie ni

. Próbka wi
c zaczyna wytwarza
w
asne pole magnetyczne skierowane przeciwnie ni

. Innymi s
owy, próbka magnesuje si
przeciwnie do zewn
trznego pola magnetycznego. Cia
a o tej w
a
ciwo
ci nazywamy diamagnetykami, do których przyk
adowo nale

: bizmut, cynk, mied
.

W atomach pierwiastków zwanych paramagnetycznymi kompensacja momentów magnetycznych na ogó
nie jest ca
kowita. Substancja zbudowana z tych atomów w nieobecno
ci zewn
trznego pola magnetycznego nie wykazuje na ogó
wypadkowego namagnesowania. Wynika to st
d,
e momenty magnetyczne poszczególnych atomów s
ustawione przypadkowo i pola magnetyczne wytwarzane przez ka
dy z tych atomów wzajemnie si
znosz
. Próbka paramagnetyczna, umieszczona w zewn
trznym polu magnetycznym, wytwarza w
asne pole magnetyczne skierowane zgodnie z kierunkiem pola magnesuj
cego. Paramagnetykami s
miedzy innymi takie substancje, jak aluminium, cyna, chrom, magnez.

Istniej
substancje, które magnesuj
si
w zewn
trznym polu magnetycznym bardzo silnie, a warto

tego namagnesowania zale
y nie tylko od warto
ci pola magnesuj
cego, ale i od tego czy i jakie by
o namagnesowanie wcze
niej. Substancje takie nazywamy ferromagnetykami. Ferromagnetyzm jest w
a
ciwo
ci
cia
sta
ych, a nie poszczególnych atomów. Atomy
elaza s
atomami paramagnetycznymi i np. para atomów
elaza jest paramagnetykiem. Ferromagnetykiem jest dopiero
elazo w stanie krystalicznym, polikrystalicznym lub amorficznym. Paramagnetyzm atomów
elaza wynika z równoleg
ego ustawienia si
momentów spinowych jego elektronów. Ferromagnetyzm kryszta
ów
elaza wynika z tego,
e podczas tworzenia kryszta
u momenty magnetyczne atomów
elaza ustawiaj
si

ci
le równolegle w ca
ych obszarach kryszta
ów, zwanych domenami.

W
a
ciwo
ci magnetyczne kryszta
ów ferromagnetycznych w niewielkim jedynie stopniu zale

od temperatury T_C, zwanej temperatur
Curie. Powy
ej tej temperatury ferromagnetyk staje si
paramagnetykiem.

Pomiar polega
na wyznaczeniu temperatury Curie przy pomocy uk
adu przedstawionego w punkcie 2. Przez uzwojenie pierwotne transformatora, b
d
cego równocze
nie spiral
grzejn
przepuszczano pr
d zmienny, i odczytywano napi
cie na uzwojeniu wtórnym w funkcji napi
cia termopary a
do zaobserwowania na nim gwa
townego spadku tego
napi
cia. Temperatur
, przy której nast
puje gwa
towny spadek napi
cia w uzwojeniu wtórnym, na skutek zmiany charakteru rdzenia (z ferromagnetycznego na paramagnetyczny) nazywamy temperatur
Curie.

2. Schemat uk
adu pomiarowego.

Oznaczenia odno
nie schematu:

C - cewka

S - spirala grzewcza

P - rdze
ferromagnetyczny

M₁, M₂ - mierniki

3. Ocena dok
adno
ci pojedynczych pomiarów.

     

Dok
adno

pomiarowa przyrz
dów u
ytych w
wiczeniu:

     

a) amperomierz:

     

b) miliwoltomierz Multimeter 1331:

     

c) miliwoltomierz Digital voltmeter type V 541:

4. Tabela pomiarowa.

Napi cie termopary E [mV]	Napi cie na uzwojeniu wtórnym U [mV]	Temperatura T [°C]
3	98	84
5	99	114
7	99	154
9	100	194
11	101	224
13	103	264
15	105	294
17	110	334
17,1	111	334
17,2	111	334
17,3	112	334
17,4	112	344
17,5	112	344
17,6	113	344
17,7	113	344
17,8	114	344
17,9	114	344
18	114	354
18,1	115	354
18,2	115	354
18,3	116	354
18,4	117	354
18,5	118	354
18,6	109	364
18,7	75	364
18,8	62	364
18,9	54	364
19	50	374

5. Przyk
adowe obliczenia wyników pomiarów wielko
ci z
o
onej.

Z uwagi na charakter pomiarów dokonywanych w
wiczeniu, nie zachodzi
a potrzeba obliczania jakiejkolwiek wielko
ci z
o
onej.

6. Rachunek b

dów.

Za b

d pomiaru temperatury Curie mo
na przyj

po
ow
dzia
ki termometru, czyli 0,5 °C.

7. Zestawienie wyników pomiarów.

     Temperatura Curie badanej próbki ferromagnetycznej wynios
a:

8. Uwagi i wnioski.

Pewn
niedogodno
ci
przy wykonaniu
wiczenia by
fakt,
e nale
a
o uwzgl
dni
temperatur
odniesienia termoelementu, która wynosi
a 22 °C i któr
nale
a
o doda
do otrzymanych wyników pomiaru temperatury. Jednak fakt ten nie wp
yn

na znacz
cy b

d pomiaru. Tak
e u
ycie bardzo dok
adnych mierników wp
yn

o korzystnie na dok
adno

przeprowadzonych pomiarów.

Jak wynika z dokonanych pomiarów oraz do

czonego do sprawozdania wykresu warto

temperatury, po przekroczeniu której napi
cie na uzwojeniu wtórnym gwa
townie spada, wynios
a 340 °C. Na podstawie tablic mo
na wi
c okre
li
badan
próbk
, któr
okaza
si
nikiel i który istotnie poni
ej tej temperatury, zwanej temperatur
Curie, zachowuje w
a
ciwo
ci ferromagnetyczne, czyli ogólne mówi
c magnetyczne, natomiast po przekroczeniu tej temperatury staje si
paramagnetykiem.

---