ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМПЕРАТРИЦЫ ЕКАТЕРИНЫ II»

Кафедра общей и технической физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

«ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНЕТИКОВ»

Выполнил: студент гр. ИСТ-22-1 Гребенников П.Р.

^{(группа) (подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил:

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург 2023

Цель работы - Исследование основных характеристик ферромагнетиков. Получение кривой намагничивания и зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. Определение основных характеристик петли гистерезиса.

Определения

Магнетики – вещества, способные намагничиваться, то есть любые вещества.

Микротоки – микроскопические молекулярные токи, создающие магнитные моменты.

Ток намагничивания – ток, создающий собственное магнитное поле

Диамагнетики – вещества, у которых магнитные моменты атомов в отсутствии внешнего поля равны нулю. Это происходит из-за того, что магнитные моменты всех электронов в атоме взаимно скомпенсированы.
Парамагнетики – вещества, у которых атомы и молекулы имеют собственный магнитный момент даже в отсутствии внешнего поля.
Ферромагнетики – вещества, способные сильно намагничиваться во внешнем магнитном поле.
Спонтанная намагниченность – наличие у ферромагнетиков намагниченности при отсутствии внешнего магнитного поля.

---

Точка Кюри – температура, при которой ферромагнетики теряют свои ферромагнитные свойства.
Гистерезис – это явление, при котором величина, характеризующая состояние тела (например, намагниченность) неоднозначно зависит от величин, характеризующих внешние условия (например, индукции магнитного поля).
Эффект Баркгаузена – ступенчатый вид зависимости намагниченности от магнитной напряжённости.

Законы и соотношения, используемые в работе

Основная кривая намагничения


Основная кривая намагничивания — кривая, представляющая геометрическое место вершин симметричных петель магнитного гистерезиса, которые получаются при последовательно возрастающих максимальных значениях напряженности магнитного поля.
Петля гистерезиса



Гистерезис - свойство систем (физических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенное к ним воздействие зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией.

Эффект Баркгаузена



Эффект Баркгаузена — скачкообразное изменение намагниченности ферромагнитного вещества при монотонном, непрерывном изменении внешних условий, приводящих к изменению доменной структуры материала.

Схема установки:



L₁ – первая катушка, где N₁ = 50, l₁ = 10 мм

L₂ – вторая катушка, где N₂ = 1200

С – конденсатор, емкостью 0,25 мкФ, S = (15*20) мм²

R₁ – первое сопротивление = 84 Ом

R₂ – второе сопротивление = 390 кОм

Основные расчётные формулы:

Магнитная проницаемость - физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородном магнетике отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме.

---

(1)

Где = 4π*10^-7

Индукция - возбуждение электрического тока в каком-н. проводнике при движении его в магнитном поле или изменении вокруг него магнитного поля.

(2)

Где R₂ – Сопротивление 2, N₂ – число витков катушки 2, C – емкость конденсатора, b – цена деления по оси Oy, S – сечение образца, y – координата петли гистрезиса, дел

Напряженность магнитного поля - векторная физическая величина, равная разности векторов магнитной индукции и намагниченности в рассматриваемой точке.

(3)

Где N₁ – число витков катушки 1, h - цена деления по Ox, x – кол-во делений по Ox, l₁ – длина катушки L₁, R₁ – сопротивление 1

Исходные данные:

N₁ = 50

R₂ = 390 кОм

S = (15*20) мм²

N₂ = 1200

L₁ = 10 мм

h = 5 В/дел

R₁ = 84 Ом

С = 0,25 мкФ

Погрешности прямых измерений:

∆x = ∆y = 0,1 дел

Погрешность косвенных измерений:



Погрешность косвенных измерений напряженности магнитного поля.


Погрешность косвенных измерений индукции
Таблицы полученных данных
Таблица 1. Измерение основной кривой намагничения.

xmax, дел	h, В/дел	Hmax, А/м	ymax, дел	b, В/дел	Bmax, Тл	x', дел	Hк, А/м	y', дел	Bост, Тл	μ
5	5	1488,09	2,4	1,0	0.65	2,1	625.00	1,30	0,352	347.77
4,5	5	1339,28	2,2	1,0	0,60	2,0	595,24	1,20	0,325	354.21
4	5	1190,48	2,1	1,0	0,57	1,9	565,48	1,10	0,298	380.37
3,5	5	1041,67	2,0	1,0	0,54	1,7	505,95	1,05	0,284	414.01
3	5	892,86	3,6	0,5	0,49	1,6	476,19	2,00	0,271	434.71
2,5	5	744,05	3,2	0,5	0,43	1,5	446,43	1,80	0,244	463.69
2	5	595,24	3,0	0,5	0,41	1,3	386,90	1,50	0,203	543.39
1,5	5	446,43	2,1	0,5	0,28	1,0	297,62	1,20	0,162	507.17
1	5	297,62	2,6	0,2	0,14	0,6	178,57	1,20	0,065	376.75
0,5	5	148,81	1,6	0,1	0,04	0,2	59,52	0,30	0,008	231.85

---

Таблица 2. Измерение максимальной петли гистерезиса.

xmax, дел	h, В/дел	H, А/м	yн, дел	Yв, дел	b, В/дел	Bн, Тл	Bв, Тл
-5	5	-1488,1	-2,4	-2,4	1	-0,677	-0,677
-4	5	-1190,5	-2,3	-2,2	1	-0,622	-0,569
-3	5	-892,9	-2,1	-1,2	1	-0,542	-0,352
-2	5	-595,2	-1,8	-0,1	1	-0,488	-0,027
-1	5	-297,6	-1,6	0,8	1	-0,433	0,217
0	5	0	-1,3	1,3	1	-0,352	0,352
1	5	297,6	-0,8	1,6	1	-0,244	0,433
2	5	595,2	-0,2	1,8	1	-0,054	0,515
3	5	892,9	1,2	2,0	1	0,298	0,569
4	5	1190,5	2,1	2,2	1	0,569	0,623
5	5	1488,1	2,4	2,4	1	0,677	0,677

---

Расчёт результатов.




347,77




График зависимости магнитной проницаемости от магнитной напряжённости μ(H):


Основная кривая намагничивания:


Петля гистерезиса:


Вывод

В процессе выполнения лабораторной работы были определены максимальные значения напряженности магнитного поля и магнитной индукции, коэрцитивная сила, остаточная индукция и магнитная проницаемость ферромагнетика. Были построены графики, отображающие кривую намагничивания и зависимость проницаемости от напряженности, а также была установлена связь между этими параметрами. Кроме того, была построена петля гистерезиса на основе полученных данных и рассчитана энергия, расходуемая на нагревание ферромагнетика.

---

Смотрите также файлы

• Статистический анализ уровня и динамики издержек производства и обращения.docx

• Жиынты баалау жргізу орытындылары бойынша талдау туралы.docx

• Рабочая программа учебной дисциплины Специальность.docx

• Principium est potissima.docx

• Дата изучения.docx