Типы магнетиков и их свойства

Кафедра физики

Лабораторная работа № 45

 

Расширенный отчет

 

Снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью электронного осциллографа

Отчёт

 

Выполнил:

Студент гр. ЭП-11 И.С. Менделев

 

Руководитель:

к.т.н., доцент Н.П. Морковцев

 

 

Братск 2012

 

Цель работы – снятие кривой намагничивания, снятие петли гистерезиса и определение затрат энергии на перемагничивание.

 

Приборы и принадлежности:

Осциллограф

Трансформатор

Вольтметр

Реостат

Исследуемый трансформатор

Конденсатор и два сопротивления.

 

Типы магнетиков и их свойства

Магнитные свойства магнетиков характеризуются вектором намагниченности I и магнитной восприимчивостью χ или магнит-

ной проницаемостью μ= 1+χ. Величины μ и χ безразмерные, а

намагниченность Ι измеряется в A/м.

Намагниченностью вещества I называется векторная физиче-

ская величина, равная суммарному магнитному моменту атомов

(молекул) единицы объѐма вещества, т.е.

Где – магнитный момент атома (молекулы).

Магнетики – это вещества, способные намагничиваться

под действием внешнего магнитного поля Н. В зависимости от ве-

личины магнитной восприимчивости χ магнетики делятся на диа-

магнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

Вещества, у которых χ<0, а |χ|<<1, т.е. |χ| порядка , называ-

ются диамагнетиками. К ним относятся все инертные газы,

Cu, Ca, Zn, Au, Ag, Sb, Si, P, Hg, вода, бензолы и др.

Если 1>χ>0, но χ порядка - , то такие вещества назы-

ваются парамагнетиками. Это О2, Н2, лютеций Lu, иттрий

Y, щелочные металлы, Mg, Al, Ti, V, Mo, многие химические со-

единения, FeCl2, MnO и другие.

У ферромагнетиков магнитная восприимчивость ве-

лика и достигает величины до . Это железо Fe, никель Ni, ко-

бальт Co, гадолиний Gd, редкоземельные металлы (РЗМ), такие как

гольмий Ho, диспрозий Dy, тербий Tb и др., а также их сплавы, хи-

мические соединения, например: SmCo5, TbFe2, Fe+Ni+Co и дру-

гие. Ферромагнетики обладают необычными физическими свойствами:

а) они имеют нелинейную сложную кривую намагничивания, которая называется петлей гистерезиса: Нс - коэрцитив-

ная сила, это величина напряженности обратного магнитного поля,

при котором намагниченность I ферромагнетика равна нулю; IR

называется остаточной намагниченностью;

б) намагниченность насыщения IS зависит от температуры; Тc – это температура Кюри, т.е. такая температура, ниже

которой ферромагнетик находится в ферромагнитном состоянии, а

выше – в парамагнитном (т.е. в размагниченном) состоянии;

в) магнитная восприимчивость χ ферромагнетика зависит от

температуры и магнитного поля Н (рис. 6), выше темпера-

туры Кюри Тc зависимость восприимчивости определяется по фор-

муле

г) при температуре Кюри Тс теплоемкость CV при постоянном

объеме испытывает скачок. Ферромагнетики обладают и

другими необычными свойствами, например электрическими и

упругими.

Схема установки

Рабочие формулы

 

H = B = Q = k·S_n·v

 

 

Где N₁ – число витков, R₁ – сопротивление проволоки обмотки, С – электроемкость конденсатора, N₂ – число витков вторичной обмотки, S – поперечное сечение сердечника, v частота переменного тока.

 

 

Таблицы результатов

Таблица 1

X, мм
Y, мм
Ux, B	2,5	2,2	1,8	1,4	1,2		0,8	0,7
Uy, B	0,34	0,3	0,26	0,22	0,17	0,12	0,09	0,06

 

 

Таблица 2

В, Тл	1,416	1,25	1,08	0,916	0,708	0,5	0,375	0,25
Н, А/м

 

 

S_п= 890 мм²

Q= 44945 Дж/с·м³

Вывод: Сняли кривую намагничивания, петлю гистерезиса, определили затраты энергии на перемагничивание.