cw68 rosiu, studia

Rok akademicki 2004/05	Laboratorium z fizyki
Nr cwiczenia: 68	Temat: *�Pomiar punktu Curie ferromagnetyk�w.*
Wydzial: B.iI.S. Kierunek: Budownictwo Grupa: 2.5/9	Imie i nazwisko: Lukasz Rosinski
Data wykonania	Ocena	Data zaliczenia	Podpis
	T
	S

1. Zasada pomiaru.

Pomiar punktu Curie
wykonuj si w ukadzie przedstawionym na poniszym schemacie. Przez spiral grzejn S, kt�r stanowi uzwojenie pierwotne transformatora, przepywa prd zmienny o czstotliwoci f = 50 Hz i amplitudzie I
. Badany prt P, wykonany z ferromagnetyka umieszcza si wewntrz spirali. Cewka C poczona z miernikiem prdu indukowanego I
stanowi uzwojenie wt�rne transformatora. Prd pyncy przez spiral powoduje nagrzewanie si prta ferromagnetycznego oraz powstawanie pola magnetycznego o nateniu:
, gdzie :

n- liczba zwoj�w spirali grzejnej na jednostk dugoci

t- czas

W materiale ferromagnetyka warto indukcji magnetycznej ze wzgldu na zaleno

a strumie wektora indukcji

, gdzie:

powierzchnia przekroju poprzecznego prta.

Zmiana strumienia w czasie powoduje SE indukcji w cewce wt�rnej i N
liczbie zwoj�w:

lub prdu, w zwartym obwodzie wt�rnym o amplitudzie:

, gdzie

Z- impedancja wewntrzna cewki.

Przy wyznaczaniu punktu Curie warto I
utrzymuje si sta, a wielkoci zalen od temperatury jest tylko przenikalno magnetyczna ferromagnetyka
. Wobec tego zaleno powysz mona przedstawi w postaci:

W temperaturach t < t
,
praktycznie pozostaje stae i dopiero po osigniciu tej temperatury, w zwizku z wykazywaniem przez ferromagnetyk waciwoci paramagnetycznych,
gwatownie maleje do wartoci bliskich 1, co powoduje r�wnoczenie zmalenie prdu I
.

Atomy moemy podzieli na: diamagnetyczne i paramagnetyczne. W atomach pierwiastk�w zwanych diamagnetycznymi orbitalne i spinowe momenty magnetyczne wszystkich elektron�w wchodzcych w skad atomu kompensuj si nawzajem i wobec tego w nieobecnoci zewntrznego pola magnetycznego taki atom nie wytwarza wasnego pola magnetycznego. W pr�bce zoonej z atom�w diamagnetycznych, po umieszczeniu w�zewntrznym polu magnetycznym
, wszystkie atomy uzyskuj moment magnetyczny skierowany przeciwnie ni
. Pr�bka wic zaczyna wytwarza wasne pole magnetyczne skierowane przeciwnie ni
. Innymi sowy, pr�bka magnesuje si przeciwnie do zewntrznego pola magnetycznego. Ciaa o tej waciwoci nazywamy diamagnetykami, do kt�rych przykadowo nale: bizmut, cynk, mied.

W atomach pierwiastk�w zwanych paramagnetycznymi kompensacja moment�w magnetycznych na og� nie jest cakowita. Substancja zbudowana z tych atom�w w�nieobecnoci zewntrznego pola magnetycznego nie wykazuje na og� wypadkowego namagnesowania. Wynika to std, e momenty magnetyczne poszczeg�lnych atom�w s ustawione przypadkowo i pola magnetyczne wytwarzane przez kady z tych atom�w wzajemnie si znosz. Pr�bka paramagnetyczna, umieszczona w zewntrznym polu magnetycznym, wytwarza wasne pole magnetyczne skierowane zgodnie z kierunkiem pola magnesujcego. Paramagnetykami s miedzy innymi takie substancje, jak aluminium, cyna, chrom, magnez.

Ferromagnetyki- substancje, kt�re magnesuj si w zewntrznym polu magnetycznym bardzo silnie, a warto tego namagnesowania zaley nie tylko od wartoci pola magnesujcego, ale i od tego czy i jakie byo namagnesowanie wczeniej. Ferromagnetyzm jest waciwoci cia staych, a nie poszczeg�lnych atom�w.

2. Schemat ukadu pomiarowego.

0x01 graphic

Oznaczenia odnonie schematu:

C - cewka

S - spirala grzewcza

P - rdze ferromagnetyczny

3. Ocena dokadnoci pojedynczych pomiar�w.

��

Dokadno pomiarowa przyrzd�w uytych w wiczeniu:

��

a) amperomierz:

��

b) miliwoltomierz Multimeter 1331:

��

c) miliwoltomierz Digital voltmeter type V 541:

4. Tabela pomiarowa.

Napicie termopary	Napicie na uzwojeniu wt�rnym	Temperatura
E [mV]	U [mV]	T [�C]
4,0	96	105
6,0	96	135
8,0	97	175
10,0	98	205
12,0	99	245
14,0	100	275
16,0	103	315
17,0	106	335
17,1	106	335
17,2	106	335
17,3	107	335
17,4	107	345
17,5	107	345
17,6	108	345
17,7	108	345
17,8	108	345
17,9	109	345
18,0	110	355
18,1	110	355
18,2	111	355
18,3	111	355
18,4	112	355
18,5	112	365
18,6	113	365
18,7	113	365
18,8	114	365
18,9	115	365
19,0	115	365
19,1	113	375
19,2	95	375
19,3	64	375
19,4	50	375

5. Przykadowe obliczenia wynik�w pomiar�w wielkoci�zoonej.

Z uwagi na charakter pomiar�w dokonywanych w wiczeniu, nie zachodzia potrzeba obliczania jakiejkolwiek wielkoci zoonej.

6. Rachunek bd�w.

Za bd pomiaru temperatury Curie mona przyj poow dziaki termometru, czyli

0,5 �C.

7. Wykresy.

Napicie na uzwojeniu.

0x01 graphic

Temperatura.

0x01 graphic

8. Zestawienie wynik�w pomiar�w.

��Temperatura Curie badanej pr�bki ferromagnetycznej wyniosa:

9. Uwagi i wnioski.

Po przeprowadzeniu dowiadczenia otrzymalimy warto temperatury 365
C, po przekroczeniu, kt�rej napicie na uzwojeniu wt�rnym gwatownie spada. Jest to wielko zwana temperatur Curie. Zjawisko to tumaczy si tym, e ruch cieplny czsteczek ferromagnetyka staje si tak intensywny, e powoduje rozpad obszar�w namagnesowania.

Jak wynika z dokonanych pomiar�w oraz doczonego do sprawozdania wykresu warto temperatury, po przekroczeniu kt�rej napicie na uzwojeniu wt�rnym gwatownie spada, wyniosa 365 �C. Na podstawie tablic mona wic okreli badan pr�bk, kt�r okaza si nikiel i kt�ry istotnie poniej tej temperatury, zwanej temperatur Curie, zachowuje waciwoci ferromagnetyczne, czyli og�lne m�wic magnetyczne, natomiast po przekroczeniu tej temperatury staje si paramagnetykiem.

Pewn niedogodnoci przy wykonaniu wiczenia by fakt, e naleao uwzgldni temperatur odniesienia termoelementu, kt�ra wynosia 25 �C i kt�r naleao doda do otrzymanych wynik�w pomiaru temperatury. Jednak fakt ten nie wpyn na znaczcy bd pomiaru.