Rok akademicki 1997/98

Laboratorium fizyczne.

Nr ćwiczenia: 73

Pomiar podatności magnetycznej metodą wagi Gouy'a

Wydział

Mechaniczny

IZK 1 K05 B

Chudzik Darek

Maciej Kuta

Data wykonania

30.IV.1998 r.

Ocena

Data zaliczenia

Podpis

T

S

Zasada pomiaru.

W metodzie Gouy'a próbka w kształcie jednorodnego walca umieszczona jest w układzie pomiarowym w taki sposób, że jeden z jej końców znajduje się w środku szczeliny elektromagnesu. W szczelinie tej pole Hyo jest silnie jednorodne. Natomiast drugi koniec próbki znajduje się w obszarze gdzie pole Hyo jest względnie słabe. Gradient pola magnetycznego powoduje więc działanie na próbkę siły, która jeśli próbka ma dodatnią podatność magnetyczną wciąga ją w obszar silnego pola. Wartość tej siły mierzona jest przy pomocy wagi.
Następnie stosując wzór:

możemy obliczyć podatność magnetyczną .

gdzie:
Fx - siła działająca na próbkę,
μ0 - przenikalność magnetyczna próżni,
A - przekrój próbki,
Hy, Hy0 - wartość pola działającego na próbkę.


Dla Hy >> Hy0 wzór ten przyjmuje postać


Schemat układu pomiarowego .

Przebieg ćwiczenia.


Do badań użyliśmy trzech próbek:

  1. Siarczanu miedziowego CuSO4

  2. Chlorku kobaltowego CoCl2⋅⋅ 6H2o

3. Grafitu.

Charakterystyka elektromagnesu:

Lp.

I

B

[A]

[mT]

1

109

1,5

159

2

206

2,5

260

3

308

3,5

360

4

412

4,5

464

5

518

5,5

560

6

605


W dalszej części ćwiczenia potrzebna będzie również wartość przekroju, w tym celu zmierzyliśmy wielkość średnicy próbki, które wynosiły odpowiednio:
- dla siarczanu miedziowego13,4 ⋅ 10-3 [m],
- dla chlorku kobaltowego 9,5 ⋅ 10-3 [m].

- dla grafitu 8,1⋅ 10-3 [m].

Lp.

I

m

Fx

I

m

Fx

I

m

Fx

[A]

[mg]

[mN]

[A]

[mg]

[mN]

[A]

[mg]

[mN]

1

5

130

1,275

1,5

20

0,196

2,5

15

0,147

2

4

95

0,931

2

40

0,392

6

110

1,079

3

3

50

0,490

2,2

45

0,441

5

75

0,735

CuSO4

CoCl2⋅6H2O

Grafit

Przytoczony wcześniej wzór:

dodatkowo możemy przekształcić na:

Zanim przystąpię do obliczania podatności obliczam średnicę próbek:

Dla siarczanu wartość ta wynosi A = 141,02 ⋅ 10-6 [m], dla chlorku A = 70,88 ⋅ 10-6 [m], a dla grafitu A = 51,52 ⋅ 10-6 [m].

Obliczenia podatności magnetycznej.

Lp.

CuSO4

CoCl2⋅6H2O

Grafit

B[mT]

X

B[mT]

X

B[mT]

X

1

518

8,4⋅10-3

159

19,3⋅10-3

260

10,6⋅10-4

2

412

9,8⋅10-3

206

3,2⋅10-4

605

1,4⋅10-4

3

308

9,2⋅10-3

233

2,8⋅10-4

518

1,3⋅10-4

Ocena dokładności pojedynczych pomiarów .

- Suwmiarką, którą mierzyliśmy średnicę próbki d = 0.05 mm

- B=7.5 mT

- Waga laboratoryjna m=10 mg

Rachunek błędów.

a) błędy zostały obliczone metodą różniczki logarytmicznej:



Uwagi i wnioski.

Wykonanie pomiarów było trudne ze względu na dokładność pomiaru próbek oraz dokładne zrównoważenie wagi w celu otrzymania w miarę dokładnej wartości Fx. Badane próbki wykazały się różnymi właściwościami magnetycznymi. Siarczan miedziowy i chlorek kobaltowy były wciągane w pole magnetyczne, a grafit wypychany co świadczy o różnych biegunowościach próbek.