SPRAWOZDANIE ćw. 34
Bielinski Rafał A-21 zespół 5
Wyznaczanie podatności magnetycznej χ paramagnetyków i diamagnetyków.
Opis doświadczenia
Celem doświadczenie jest zbadanie podatności magnetycznej diamagnetyków i paramagnetów oraz sprawdzenie ich zachowania w polu magnetycznym. Łączymy wagę elektroniczną z komputerem i podłączamy je do zasilania. W ten sposób zapisywane będą nasze pomiary. Z uwagi na czułość wagi elektronicznej, należy zachować ciszę i spokój, inaczej wyniki pomiarów mogą być zaburzone. Próbkę określonego materiału wsuwamy w szklaną rurkę połączoną z uchwytem kwarcowym, który z kolei połączony jest z ustrojem wagi. W ten sposób waga odczytuje wyniki. Następnie na komputerze uruchamiamy program gwrun oraz zbior sila6.gni i czekamy na załadowanie. Ustawiamy wartość natężenia na 0 [A] i wciskamy Start. Zapisujemy 3 wyniki, następnie zmieniamy napięcie, co 3 ampery i ponownie dokonujemy pomiarów, aż dojdziemy do 18 amperów. Po dokonaniu pomiarów zatrzymujemy program i zmieniamy próbkę. Powtarzamy doświadczenie dla wegla, mosiądzu i aluminium i grafitu. Korzystając z wykresu odczytaliśmy pola magnetyczne przy różnych wartościach prądu
S wagi = 1,2 cm
N= 200
Korzystając z wykresu odczytaliśmy natężenie pola magnetycznego dla przy różnych wartościach prądu. Wyniki zamieszczamy w tabelce.
Lp. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
I [A] |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
18 |
H [A/m] |
0 |
120000 |
170000 |
215000 |
250000 |
280000 |
310000 |
Dokonaliśmy również pomiaru średnicy każdej z próbek.
mosiądz |
grafit |
aluminium |
miedź |
10.42 |
9.51 |
10.43 |
10.40 |
10.415 |
9.515 |
10.48 |
10.39 |
10.39 |
9.525 |
10.53 |
10.37 |
Wartości średnie |
|||
10.41 [mm] |
9,52 [mm] |
10,48 [mm] |
10.39 [mm] |
Wyliczenie pola przekroju ze wzoru 
Mosiądz - 10,41 (27,09mm = 0,02709m)
Grafit - 09,52 (22,66mm = 0,02266m)
Aluminium - 10,48 (27,46mm = 0,02746m)
Miedź - 10,39 (26,99mm = 0,02699m)
Korzystając ze wzorów obliczamy podatność magnetyczną oraz współczynnik nachylenia prostej ilustrującej wykres siły F w funkcji H2 , gdzie H - natężenie pola magnetycznego.
; współczynnik nachylenia
Wyniki pomiarów próbek zamieściliśmy w tabelkach:
mosiądz |
aluminium |
miedź |
grafit |
|||||||||||||
Czas [s] |
Prąd [A] |
Siła [μN] |
Śr F |
Czas [s] |
Prąd [A] |
Siła [μN] |
Śr F |
Czas [s] |
Prąd [A] |
Siła [μN] |
Śr F |
Czas [s] |
Prąd [A] |
Siła [μN] |
Śr F |
|
0,25 |
0 |
-1 |
0 |
0,25 |
0 |
-16 |
-14 |
0,25 |
0 |
5 |
6,5 |
0,25 |
0 |
17 |
17,6 |
|
9 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
-13 |
|
10 |
0 |
7 |
|
5,75 |
0 |
18 |
|
|
16,75 |
0 |
1 |
|
9 |
0 |
-13 |
|
15,75 |
0 |
8 |
|
9,75 |
0 |
17 |
|
|
44,25 |
3 |
393 |
392 |
39 |
3 |
-5 |
-5 |
35,25 |
3 |
9 |
7,3 |
44 |
3 |
-11 |
-11,3 |
|
60 |
3 |
391 |
|
44 |
3 |
-5 |
|
50,25 |
3 |
6 |
|
57,25 |
3 |
-13 |
|
|
69,5 |
3 |
392 |
|
48,5 |
3 |
-6 |
|
65,5 |
3 |
7 |
|
64,25 |
3 |
-10 |
|
|
96,75 |
6 |
1522 |
1520 |
71,75 |
6 |
-4 |
0 |
94,75 |
6 |
10 |
10,6 |
93,25 |
6 |
-90 |
-91,3 |
|
103,25 |
6 |
1520 |
|
80,75 |
6 |
2 |
|
100,5 |
6 |
11 |
|
102,25 |
6 |
-92 |
|
|
110,25 |
6 |
1518 |
|
88,5 |
6 |
2 |
|
110,25 |
6 |
10 |
|
107 |
6 |
-92 |
|
|
134,75 |
9 |
2736 |
2727 |
118,25 |
9 |
15 |
16 |
134,75 |
9 |
9 |
5 |
135 |
9 |
-214 |
-213 |
|
147,5 |
9 |
2724 |
|
127,75 |
9 |
17 |
|
145,5 |
9 |
7 |
|
153,5 |
9 |
-210 |
|
|
151,75 |
9 |
2722 |
|
132,25 |
9 |
16 |
|
151,5 |
9 |
0 |
|
162 |
9 |
-215 |
|
|
196,25 |
12 |
3948 |
3933 |
153 |
12 |
35 |
34 |
198,5 |
12 |
-4 |
-4,6 |
207 |
12 |
-371 |
-373 |
|
203,75 |
12 |
3940 |
|
157,25 |
12 |
34 |
|
205,25 |
12 |
-4 |
|
211,5 |
12 |
-373 |
|
|
232,75 |
12 |
3912 |
|
161 |
12 |
34 |
|
233,5 |
12 |
-5 |
|
216,75 |
12 |
-374 |
|
|
285,5 |
15 |
5148 |
5155 |
183 |
15 |
60 |
58 |
280,75 |
15 |
-30 |
-36 |
242 |
15 |
-559 |
-559,6 |
|
294,5 |
15 |
5161 |
|
189,75 |
15 |
57 |
|
290,5 |
15 |
-39 |
|
246,5 |
15 |
-559 |
|
|
299,5 |
15 |
5156 |
|
194,75 |
15 |
56 |
|
300,5 |
15 |
-40 |
|
251,25 |
15 |
-560 |
|
|
337,5 |
18 |
6369 |
6361 |
217,25 |
18 |
82 |
82 |
335,5 |
18 |
-66 |
-69 |
276,25 |
18 |
-752 |
-751 |
|
345,25 |
18 |
6357 |
|
221,25 |
18 |
82 |
|
340,25 |
18 |
-73 |
|
280,5 |
18 |
-754 |
|
|
352 |
18 |
6356 |
|
237,25 |
18 |
82 |
|
349 |
18 |
-72 |
|
286,25 |
18 |
-751 |
|
|
Obliczenia:
Obliczam wartość χ dla mosiądzu.
Obliczam wartość χ dla aluminium
Obliczam wartość χ dla miedzi.
Obliczam wartość χ dla grafitu
Wnioski
Jak widać z obliczeń różne materiały różnie reagują na pole magnetyczne i mają różną podatność magnetyczną. Można je podzielić na 3 grupy- ferromagnetyki, paramagnetyki i diamagnetyki. Paramagnetykiem okazał się mosiądz, będący wciągany w pole magnetyczne. Grafit zaś okazał się diamagnetykiem. Aluminium początkowo zachowywało się jak diamagnetyk, ale w skutek dużego natężenia zmieniło się w paramagnetyk. Miedź zaś wręcz przeciwnie, początkowo paramagnetyczna zmienia się w diamagnetyk. Podczas wykonywania ćwiczenia mieliśmy do czynienia z próbkami diamagnetyków i paramagnetyków i poznaliśmy sposób ich określania