Rok akademicki 2004/05	Laboratorium z fizyki
Nr cwiczenia: 68	Temat: �Pomiar punktu Curie ferromagnetyk�w.
Wydzial: B.iI.S. Kierunek: Budownictwo Grupa: 2.5/10	Imie i nazwisko: Karol Szulc
Data wykonania	Ocena		Data zaliczenia	Podpis
	T
	S

1. Zasada pomiaru.

Pomiar punktu Curie
wykonuj
si
w uk
adzie przedstawionym na poni
szym schemacie. Przez spiral
grzejn
S, kt�r
stanowi uzwojenie pierwotne transformatora, przep
ywa pr
d zmienny o cz
stotliwo
ci f = 50 Hz i amplitudzie I
. Badany pr
t P, wykonany z ferromagnetyka umieszcza si
wewn
trz spirali. Cewka C po

czona z miernikiem pr
du indukowanego I
stanowi uzwojenie wt�rne transformatora. Pr
d p
yn
cy przez spiral
powoduje nagrzewanie si
pr
ta ferromagnetycznego oraz powstawanie pola magnetycznego o nat

eniu:
, gdzie :

n- liczba zwoj�w spirali grzejnej na jednostk
d
ugo
ci

t- czas

W materiale ferromagnetyka warto

indukcji magnetycznej ze wzgl
du na zale
no

a strumie
wektora indukcji

, gdzie:

1. powierzchnia przekroju poprzecznego pr
   ta.

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

lub pr
du, w zwartym obwodzie wt�rnym o amplitudzie:

, gdzie

Z- impedancja wewn
trzna cewki.

Przy wyznaczaniu punktu Curie warto

I
utrzymuje si
sta

, a wielko
ci
zale
n
od temperatury jest tylko przenikalno

magnetyczna ferromagnetyka
. Wobec tego zale
no

powy
sz
mo
na przedstawi
w postaci:

W temperaturach t < t
,
praktycznie pozostaje sta
e i dopiero po osi
gni
ciu tej temperatury, w zwi
zku z wykazywaniem przez ferromagnetyk w
a
ciwo
ci paramagnetycznych,
gwa
townie maleje do warto
ci bliskich 1, co powoduje r�wnocze
nie zmalenie pr
du I
.

Atomy mo
emy podzieli
na: diamagnetyczne i paramagnetyczne. W atomach pierwiastk�w zwanych diamagnetycznymi orbitalne i spinowe momenty magnetyczne wszystkich elektron�w wchodz
cych w sk
ad atomu kompensuj
si
nawzajem i wobec tego w nieobecno
ci zewn
trznego pola magnetycznego taki atom nie wytwarza w
asnego pola magnetycznego. W pr�bce z
o
onej z atom�w diamagnetycznych, po umieszczeniu w�zewn
trznym polu magnetycznym
, wszystkie atomy uzyskuj
moment magnetyczny skierowany przeciwnie ni

. Pr�bka wi
c zaczyna wytwarza
w
asne pole magnetyczne skierowane przeciwnie ni

. Innymi s
owy, pr�bka magnesuje si
przeciwnie do zewn
trznego pola magnetycznego. Cia
a o tej w
a
ciwo
ci nazywamy diamagnetykami, do kt�rych przyk
adowo nale

: bizmut, cynk, mied
.

W atomach pierwiastk�w zwanych paramagnetycznymi kompensacja moment�w magnetycznych na og�
nie jest ca
kowita. Substancja zbudowana z tych atom�w w�nieobecno
ci zewn
trznego pola magnetycznego nie wykazuje na og�
wypadkowego namagnesowania. Wynika to st
d,
e momenty magnetyczne poszczeg�lnych atom�w s
ustawione przypadkowo i pola magnetyczne wytwarzane przez ka
dy z tych atom�w wzajemnie si
znosz
. Pr�bka paramagnetyczna, umieszczona w zewn
trznym polu magnetycznym, wytwarza w
asne pole magnetyczne skierowane zgodnie z kierunkiem pola magnesuj
cego. Paramagnetykami s
miedzy innymi takie substancje, jak aluminium, cyna, chrom, magnez.

Ferromagnetyki- substancje, kt�re magnesuj
si
w zewn
trznym polu magnetycznym bardzo silnie, a warto

tego namagnesowania zale
y nie tylko od warto
ci pola magnesuj
cego, ale i od tego czy i jakie by
o namagnesowanie wcze
niej. Ferromagnetyzm jest w
a
ciwo
ci
cia
sta
ych, a nie poszczeg�lnych atom�w.

2. Schemat uk
adu pomiarowego.

Oznaczenia odno
nie schematu:

C - cewka

S - spirala grzewcza

P - rdze
ferromagnetyczny

3. Ocena dok
adno
ci pojedynczych pomiar�w.

�����

Dok
adno

pomiarowa przyrz
d�w u
ytych w
wiczeniu:

�����

a) amperomierz:

�����

b) miliwoltomierz Multimeter 1331:

�����

c) miliwoltomierz Digital voltmeter type V 541:

4. Tabela pomiarowa.

Napi cie termopary E [mV]	Napi cie na uzwojeniu wt�rnym U [mV]	Temperatura T [�C]
3	101	85
5	101	105
7	103	155
9	104	195
11	106	225
13	109	265
15	112	295
17	116	335
17,1	117	335
17,2	117	335
17,3	117	335
17,4	118	345
17,5	118	345
17,6	118	345
17,7	119	345
17,8	119	345
17,9	120	345
18	120	355
18,1	120	355
18,2	116	355
18,3	100	355
18,4	80	355
18,5	67	355
18,6	60	365
18,7	54	365
18,8	50	365
18,9	48	365
19	46	365

5. Przyk
adowe obliczenia wynik�w pomiar�w wielko
ci�z
o
onej.

Z uwagi na charakter pomiar�w dokonywanych w
wiczeniu, nie zachodzi
a potrzeba obliczania jakiejkolwiek wielko
ci z
o
onej.

6. Rachunek b

d�w.

Za b

d pomiaru temperatury Curie mo
na przyj

po
ow
dzia
ki termometru, czyli

0,5 �C.

7. Wykresy.

Napi
cie na uzwojeniu.

Temperatura.

8. Zestawienie wynik�w pomiar�w.

�����Temperatura Curie badanej pr�bki ferromagnetycznej wynios
a:

9. Uwagi i wnioski.

Po przeprowadzeniu do
wiadczenia otrzymali
my warto

temperatury 355
C, po przekroczeniu, kt�rej napi
cie na uzwojeniu wt�rnym gwa
townie spada. Jest to wielko

zwana temperatur
Curie. Na podstawie tablic mo
na okre
li
badan
pr�bk
jako nikiel, kt�ry poni
ej temperatury 355
C zachowuje w
a
ciwo
ci ferromagnetyczne (magnetyczne), a po przekroczeniu tej temp. staje si
paramagnetykiem. Zjawisko to t
umaczy si
tym,
e ruch cieplny cz
steczek ferromagnetyka staje si
tak intensywny,
e powoduje rozpad obszar�w namagnesowania. Przy tym ferromagnetyk opr�cz swoich w
a
ciwo
ci zmianie ulega jego pojemno

cieplna, przewodno

elektryczna i szereg innych cech fizycznych. Procesowi temu zachodz
cemu w punkcie Curie nie towarzyszy wydzielanie lub poch
anianie ciep
a.

Rejestruj
c wyniki z przyrz
d�w nale
a
o wzi

pod uwag
,
e „zimne” z

cze termoelementu nie ma temperatury 0
C, wi
c do otrzymanych warto
ci nale
a
o doda
zarejestrowan
r�
nic
temperatury 25
C.

U
ycie bardzo dok
adnych miernik�w wp
yn

o korzystnie na dok
adno

przeprowadzonych pomiar�w.

---