Bartłomiej Markowski 22.12.2005

I RAT grupa B

SPRAWOZDANIE 3.

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:

Um [mV]	Uw [V]	T [K]	Tw' [V]
0	0,84	24,00
1	0,84	42,62
2	0,84	61,24
3	0,84	79,87
4	0,86	98,49
5	0,86	117,11
5,1	0,86	118,97
5,2	0,86	120,83
5,3	0,86	122,70
5,4	0,85	124,56
5,5	0,85	126,42
5,6	0,86	128,28
5,7	0,86	130,15
5,8	0,86	132,01
5,9	0,87	133,87	5,59
6	0,81	135,73	2,04
6,1	0,74	137,59	1,25
6,2	0,6	139,46	0,90
6,3	0,52	141,32	0,70
6,4	0,46	143,18	0,58
6,5	0,42	145,04	0,49
6,6	0,4	146,91	0,42
6,7	0,38	148,77	0,37
6,8	0,36	150,63	0,34
6,9	0,34	152,49	0,30
7	0,32	154,35	0,28
7,1	0,3	156,22	0,26
7,2	0,26	158,08	0,24
7,3	0,22	159,94	0,22
7,4	0,18	161,80	0,21
7,5	0,15	163,66	0,19
7,6	0,13	165,53	0,18
7,7	0,11	167,39	0,17
7,8	0,09	169,25	0,16
7,9	0,09	171,11	0,16
8	0,08	172,98	0,15

Tabela zawierająca wyniki pomiarów i obliczeń

3

μ_r - względna przenikalność magnetyczna ośrodka