Norbert Choma 15.03.2006r

I RAT grupa A

SPRAWOZDANIE 2.

Wyznaczanie temperatury Curie ferrytu.

1. Wprowadzenie.

Zgodnie z uogólnionym prawem Ampere'a, uporządkowany ruch ładunków elektrycznych lub poruszające się naładowane ciała, a także zmienne w czasie pola elektryczne są źródłem pola magnetycznego. Naturalną cechą tego pola jest zdolność do oddziaływania na poruszające się ładunki elektryczne. Ładunek q, poruszający się z prędkością v, doznaje ze strony pola magnetycznego działania siły określonej prawem Lorentza:

definiującym podstawowy parametr pola - wektor indukcji magnetycznej B. Za pośrednictwem tego wektora definiujemy wektor natężenia pola magnetycznego:

Wektor indukcji B pola wypadkowego jest wektorową sumą pola zewnętrznego i wewnętrznego:

Na podstawie prawa Ampere'a, można dowieść, że indukcja wewnętrzna jest proporcjonalna do namagnesowania:

Ze względu na właściwości magnetyczne ciał dzielimy je na trzy zasadnicze grupy:

1. diamagnetyki - ich przenikalność magnetyczna jest bliska jedności i nie zależy od temperatury. Właściwości ciał są bardzo słabe i obserwujemy je tylko w przypadku, gdy ciało nie jest paramagnetykiem ani ferromagnetykiem. Są to gazy szlachetne, niektóre jony o konfiguracji podobnej do gazów szlachetnych i większość związków organicznych.

2. paramagnetyki - ich przenikalność jest bliska jedności i zależy od temperatury. Właściwości paramagnetyczne wykazują te atomy i cząsteczki, które mają nieparzystą liczbę elektronów tj. Na, K, Cr, Mn, Fe, Al, NO oraz cząsteczkowy tlen, azot i powietrze.

3. ferromagnetyki - tu pole wewnętrzne nie jest indukowane polem zewnętrznym i może być od niego tysiące razy silniejsze. Przenikalność zależy od temperatury i natężenia zewnętrznego pola magnetycznego. Istnieje tylko dziewięć pierwiastków ferromagnetycznych m.in. żelazo, nikiel i kobalt.

2. Doświadczenie.

Do wykonania poniższego doświadczenia wykorzystaliśmy układ pomiarowy (rdzeń ferrytowy, uzwojenie grzejne i pomiarowe, termopara), zasilacz napięcia zmiennego, multimetr, oraz woltomierz cyfrowy.

Po uprzednim zestawieniu i sprawdzeniu układu zgodnie ze schematem, sprawdziliśmy temperaturę pomieszczenia, która wynosiła:

Następnie odczytywaliśmy wskazania U_m multimetru (termopara) i odpowiadające im wskazania U_w (uzwojenie wtórne). Korzystając ze wzoru:

obliczyliśmy kolejne temperatury T ferrytu (dane zawarte są w tabeli).

Z wykresu zależności U_W(T) (strona 4) odczytaliśmy temperaturę Curie Θ ferrytu odpowiadającą maksymalnej wartości U_Wmax oraz temperatury T₁ i T₂ odpowiadające punktom wykresu, w którym wartość U_w spada do U₁=0,75* U_Wmax i U₂=0,25* U_Wmax:

Z układu równań wyznaczyliśmy parametry A i Θ' oraz ich wartości:

Po przyrównaniu Θ i Θ' okazuje się, że wartości są do siebie zbliżone:

Dla temperatur spełniających warunek T>Θ' obliczyliśmy napięcia wg wzoru:

Tabela zawierająca wyniki pomiarów i obliczeń

Um [mV]	Uw [V]	T [K]	Uw' [V]
0	0,83	296,15
1	0,83	314,77
2	0,83	333,39
3	0,84	352,02
4	0,84	370,64
5	0,84	389,26
5,1	0,85	391,12
5,2	0,85	392,98
5,3	0,85	394,85
5,4	0,85	396,71
5,5	0,85	398,57
5,6	0,86	400,22
5,7	0,86	402,30	6,65
5,8	0,86	404,16	2,40
5,9	0,86	406,02	1,46
6	0,86	407,88	1,05
6,1	0,86	409,74	0,82
6,2	0,86	411,61	0,87
6,3	0,87	413,47	0,57
6,4	0,84	415,33	0,49
6,5	0,71	417,19	0,44
6,6	0,55	419,06	0,39
6,7	0,46	420,92	0,35
6,8	0,40	422,78	0,32
6,9	0,36	424,64	0,30
7	0,33	426,50	0,28
7,1	0,29	428,37	0,26
7,2	0,23	430,23	0,24
7,3	0,16	432,09	0,23
7,4	0,12	433,09	0,21
7,5	0,09	435,81	0,20
7,6	0,08	437,68	0,19
7,7	0,07	430,54	0,23
7,8	0,06	441,40	0,17
7,9	0,05	443,26	0,16
8	0,03	445,13	0,15

2

μ_r - względna przenikalność magnetyczna ośrodka

---