1997 / 98	LABORATORIUM FIZYCZNE
Ćwiczenie nr 73	Pomiar podatności magnetycznej metodą wagi Gouy'a
IZK K 05	Huber Arkadiusz
Wykonano dnia 28.05.1998		Data	Ocena	Podpis

1. Zasada pomiaru

Ze względu na wartość i znak podatności magnetycznej materiały magnetyczne można podzielić na diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki. W ćwiczeniu należy zmierzyć wartość podatności dla kilku paramagnetyków.

Można określić podatność magnetyczną (objętościową) mierząc wielkość siły działającej na próbkę umieszczoną w niejednorodnym polu magnetycznym.

Początek ćwiczenia polegał jednak na wyznaczeniu charakterystyki B = B ( I ),
dla elektromagnesu używanego podczas ćwiczenia.

2. Układ pomiarowy

Siła działająca na próbkę o długości dx i polu przekroju S jest równa:

Siła działająca na całą próbkę wynosi
, zatem podatność magnetyczna wyraża się wzorem:
, skąd gdy Hy >>Hy0:

gdzie: F_x - siła oddziaływująca na badaną próbkę,
A - przekrój próbki,
H_Y, H_Y0 - wartości pola działające na próbkę,
μ₀ - przenikalność magnetyczna próżni.

Wielkość pola Hy można znaleźć badając charakterystykę elektromagnesu B=B(I).

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów

• zasilacz prądu stałego z wbudowanym amperomierzem:

klasa 1,5

zakres 10A

• suwmiarka:

dokładność 0,01mm

zakres 250 mm

4. Tabele pomiarowe

Lp.	Próbka nr. 1 grafit	Próbka nr 2 CuSO4 (siarczan miedziowy)	Próbka nr 3 NiSO4 (siarczan niklowy)
	d [mm]	d [mm]	d [mm]
1 2 3	9,1 9,1 9,1	14,5 14,5 14,5	10,1 10,1 10,1

Charakterystyka elektromagnesu

I [a]		1		1,5		2	2,5		3		3,5		4		4,5		5		5,5	6
B [mT]		109		159		206	260		308		360		412		464		518		560	605
Lp.	I		grafit					I		CuSO4				I		NiSO4
		[A]		m		F=mg			[A]		m		F=mg		[A]		m		F=mg
						[mg]		[N]					[mg]				[N]				[mg]		[N]
1 2 3	4 5 6		40 70 100		0,0003924 0,0006867 0,000981			4 5 6		90 140 190		0,0008829 0,0013734 0,0018639		4 5 6		50 110 200		0,0004905 0,0010791 0,001962

5. Przykładowe obliczenia

Przytoczony wcześniej wzór:

dodatkowo możemy przekształcić na:

przykładowe obliczenia wykonałem dla drugiego pomiaru próbki z siarczanem miedzi:

Zanim przystąpię do obliczania podatności obliczam średnicę próbek:

Dla grafitu ta wartość wynosi A= 65,0058 *10^-6 [m²]

Dla siarczanu miedzi A=165,046 * 10^-6 [m²]

Dla siarczanu niklowego A= 80,077 * 10^-6 [m²]

Wyniki pomiarów podatności magnetycznej

Lp.	B	χ	χ	χ
	[mT]	(grafit)	(siarczan miedzi)	(siarczan niklowy)
1 2 3	412 518 605	^89*10^-6 ^99^*^10^-^6 ^103,5*^10^-^6	^7^9*10^-6 ^78^*10^-6 ^77^*10^-6	^9^1*10^-6 ^1^26^*10^-6 ^168*10^-6
Średnia[χ±Δχ]		97,2*10^-6	78*10^-6	128,3*10^-6

6. Rachunek błędu

a) błędy zostały obliczone metodą różniczki logarytmicznej:

Poszczególne błędy pomiarowe:
- Δm = 10 mg,
- Δr = 0,05 mm,

- ΔB = 7,5 mT,

b) błąd pomiarowy obliczyłem dla CuSO₄ pomiar drugi

Wartość w nawiasie stanowiąca stosunek błędu podatności do samej podatności (0,1069) jeżeli teraz pomnożę to przez 100% otrzymam wielkość błędu w procentach.

Δχ=0,1069*100%=10,69%

7. Uwagi i wnioski

Celem ćwiczenia było wyznaczenie podatności magnetycznej badanych próbek .Do badań używaliśmy wspomnianych już próbek z grafitu, ,siarczanu miedziowego i siarczanu niklowego. Wyniki obliczeń zestawione są w tabeli w punkcie 5.

Analizując obliczenia z punktu 6.(rachunek błędu) zauważyłem , że otrzymane wyniki obarczone są dosyć małym błędem (ok. 11%).Pomiar siły miał główny wpływ na błąd podatności , natomiast błąd obliczeń pola przekroju poprzecznego próbki wpływał na błąd podatności w sposób tak mało znaczący, iż można by go pominąć.

Jak wynika z tabeli pomiarowej próbka CuSO₄ reagowała na zmianę napięcia prądu, a jej podatność magnetyczna wynosi :

χ=78*10^-6±10,69%

próbka NiSO₄ :

χ=128,3*10^-6±10,69%

oraz próbka grafitowa :

χ=97,2*10^-6±10,69%

---