FIZYKA34, Wyznaczanie podatno˙ci magnetycznej a paramagnetyk˙w i diamagnetyk˙w.


Celem doświadczenia było zbadanie trzech próbek wykonanych z trzech różnych materiałów i określenie ich właściwości magnetycznych (paramagnetyk lub diamagnetyk) oraz wyznaczenie podatności magnetycznej a tych materiałów.

Podstawy fizyczne:

Właściwości magnetyczne materiału zależą od jego budowy wewnętrznej. Jeżeli wypadkowy moment magnetyczny jest równy zero to taki atom nazywamy atomem diamagnetycznym a materiał zbudowany z takich atomów diamagnetykiem. W przeciwnym wypadku (gdy wypadkowy moment magnetyczny jest różny od zera) materiał nazywamy paramagnetykiem.

Opis doświadczenia:

W celu przeprowadzenia pomiarów wykorzystaliśmy układ z rysunku poniżej.

Badana próbka P w kształcie walca o przekroju So przyczepiona jest do szalki wagi laboratoryjnej, a jej ciężar jest zrównoważony przez odważniki znajdujące się na drugiej szalce. Włączenie zasilacza elektromagnesu spowoduje naruszenie równowagi (diamagnetyk będzie wypychany a paramagnetyk wciągany przez pole magnetyczne. Aby przywrócić równowagę należy dołożyć na odpowiednią szalkę dodatkowy odważnik Dm. Działająca siła F=Dmg jest równa sile z jaką pole magnetyczne działa na próbkę. Badaliśmy trzy próbki : Aluminium, Bizmut i Mosiądz. Ponieważ po umieszczeniu w polu magnetycznym bizmut był z niego wypychany (siła działała w górę), a pozostałe dwa materiały były wciągane, z tego wnioskuję, że aluminium i mosiądz są paramagnetykami a bizmut jest diamagnetykiem. Dalej korzystając z wzoru

obliczamy podatność magnetyczną dla próbek aluminiowej i bizmutowej przyjmując następujące błędy pomiarowe:

m = +- 0.02*10-3 kg (ponieważ błąd pojedynczego ważenia wynosi 0.01 g a my wykonaliśmy dwa pomiary aby uzyskać różnicę mas);

DH = +- 0.08* 105 A/m (błąd odczytu z wykresu)

Całkowity błąd pomiarowy Da obliczam metodą różniczki zupełnej. Wynosi on

Wyniki pomiarów dla aluminium:

Aluminium jest paramagnetykiem, po podgrzaniu następuje zmiana podatności magnetycznej materiału (nastąpił wzrost siły F a więc podatność magnetyczna wzrosła)

d = 1 * 10-2 m czyli S0 = 7.85 * 10-5 m

Dd= +- 1*10-3 m czyli DS0 = 1.5 * 10-5 m

m = 0.04*10-3 kg

H = 3.72 * 105 A/m

Po podstawieniu do wzoru i wykonaniu obliczeń:

a = 3 * 10-4

Błąd pomiaru podatności magnetycznej wynosi:

Da = 2.2*10-4

Wyniki pomiarów dla bizmutu:

Bizmut jest diamagnetykiem, więc po podgrzaniu nie nastąpiła zmiana podatności magnetycznej

d = 8 * 10-3 m czyli S0 = 5 * 10-5 m

Dd= +- 1*10-3 m czyli DS0 = 1.3 * 10-5 m

m = 0.06*10-3 kg

H = 3.6 * 105 A/m

Po podstawieniu do wzoru i wykonaniu obliczeń:

a = 1.4*10-4

Błąd pomiaru podatności magnetycznej wynosi:

Da = 9 * 10-5

Wyniki pomiarów dla mosiądzu

Dla mosiądzu dokonaliśmy 6 pomiarów masy dla różnych wartości prądu i co za tym idzie natężenia pola magnetycznego. Wyniki są przedstawione w tabelce

H

m

[A/m]

[kg]

0.96*105

4.775*10-2

1.6*105

4.788*10-2

2.2*105

4.801*10-2

2.8*105

4.815*10-2

3.32*105

4.826*10-2

3.6*105

4.837*10-2

d = 1 * 10-2 m czyli S0 = 7.85 * 10-5 m

Dd= +- 1*10-3 m czyli DS0 = 1.5 * 10-5 m

Aby obliczyć podatność magnetyczną korzystam z programu nkwadrat.

Otrzymany wykres jest wykresem zależności Dm od H2. Współczynnik kierunkowy tej prostej jest dany wzorem:

Z niego wyliczam zatem podatność magnetyczną. Otrzymany wynik:

a = 9.7*10-4

Błąd Da wyliczam metodą różniczki zupełnej:

Po podstawieniu danych:

Da = 2.8*10-4

Przyczyną tak wysokich błędów pomiarowych uzyskanych przez nas była niewystarczająca dokładność przyrządów pomiarowych i, wynikające z tego, wysokie błędy względne każdego pomiaru. Można to zmienić stosując np. zamiast linijki sufmiarkę do pomiaru średnicy próbek i dokładniejszą wagę (co najmniej o rząd wielkości).



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i
Lab 34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetykó
fizy cw 34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagne
BADANI~2, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnety
34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i
34 Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i diamagnetyków
34 Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i diamagnetyków
Wyznacznie zależności podatności magnetycznej
Badanie podatności magnetycznej ciał dia i paramagnetycznych, Badanie podatności magnetycznej ciał d
Wyznaczanie indukcji magnetycznej elektromagnesu przy pomocy teslomierza hallotronowego, Pollub MiBM
Wyznaczanie indukcji magnetycznej elektromagnesu przy pomocy teslomierza hallotronowego v2, Fizyka

więcej podobnych podstron