ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования

санкт-петербургский горный УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра общей и технической физики
Отчёт по лабораторной работе №9

по дисциплине «Физика»

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Исследование основных характеристик ферромагнетиков.

Автор: студент гр. ГНГ-22 ________________ /Мосина П.А /

(подпись) (Ф.И.О.)



ОЦЕНКА: _________
Дата: _________

ПРОВЕРИЛ: _________________ / /

(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.

Явления, изучаемые в работе: намагничивание ферромагнетика

Общие сведения:

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

Микротоки – микроскопические молекулярные токи, создающие магнитные моменты.

Магнитный момент – вектор, направленный вдоль нормали к плоскости рамки :

. (1)

Направление нормали к плоскости рамки определяется направлением движения буравчика при вращении его по току I.

В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных атомов могут быть ориентированы хаотически или вовсе отсутствовать. Тогда их суммарное магнитное поле равно нулю, следовательно, вещество не будет намагничено.

Молекулярные токи создают собственное магнитное поле и могут изменять свою ориентацию во внешних магнитных полях.

---

Вращающий механический момент сил – величина, действующая на магнетик, находящийся под действием магнитного поля, ориентирующая все магнитные моменты микротоков параллельно вектору магнитной индукции.

. (2)

Суммарное магнитное поле в магнетике представляет собой сумму внешнего поля и поля молекулярных токов атомов вещества

Вектор намагниченности – величина, равная отношению суммарного магнитного момента объема вещества к величине этого объема (или средний магнитный момент единицы объема вещества).
, (3)

Ток намагничивания – ток, создающий собственное магнитное поле

Магнитная восприимчивочть – безразмерная величина, равная отношению вектора намагниченности к вектору магнитной напряжённости

(4)

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

, (5)

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.

При внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле, атомы и молекулы приобретают наведенные магнитные моменты, чье поле направлено против внешнего поля, т. е. частично его компенсирует. Поэтому при помещении диамагнетика во внешнее магнитное поле он намагничивается против внешнего поля. В результате у диамагнетиков .

Парамагнетики – вещества, у которых атомы и молекулы имеют собственный магнитный момент даже в отсутствии внешнего поля.

При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле, происходит преимущественная ориен-тация собственных магнитных моментов атомов по направлению поля, в результате чего парамагнетик намагничивается. Суммарное магнитное поле в парамагнетике больше внешнего поля, и магнитная проницаемость парамагнетика

---

.

Ферромагнетики – вещества, способные сильно намагничиваться во внешнем магнитном поле.

Гистерезис – это явление, при котором величина, характеризующая состояние тела (например, намагниченность) неоднозначно зависит от величин, характеризующих внешние условия (например, индукции магнитного поля).

Спонтанная намагниченность – наличие у ферромагнетиков намагниченности при отсутствии внешнего магнитного поля.

Основная кривая намагничения



. (6)

Эффект Баркгаузена – ступенчатый вид зависимости намагниченности от магнитной напряжённости.



Петля гистерезиса



Точка Кюри – температура, при которой ферромагнетики теряют свои ферромагнитные свойства.

, (7)

где С’ – постоянная Кюри; ТС – температура Кюри.
Экспериментальная установка



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



Расчётные формулы:



Где H_max – напряжённость магнитного поля, А/м

N₁ – число витков первой катушки

h – цена деления по OX, В/дел

l₁ – длина первой катушки, мм

R₁ – сопротивление первого резистора, Ом

x – координата петли гистрезиса, дел



Где B_max – магнитная индукция, Тл

N₂ – число витков второй катушки

b – цена деления по OY, В/дел

S – площадь пластин конденсатора, мм

---

C – ёмкость конденсатора, мкФ

y – координата петли гистрезиса, дел



Где W – энергия, затрачиваемая на нагрев ферромагнетика, Дж

ν – частота переменного тока, Гц

V – объём ферромагнетика, мм²

S_гист – площадь охватываемая максимальной петлёй гистрезиса, мм²

Погрешность косвенных измерений:





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	1488,095	2,6	1,0	0,704	2,05	610,119	1,25	0,339	376,561
4,5	5	1339,286	2,5	1,0	0,677	1,90	565,476	1,15	0,311	402,308
4	5	1190,476	2,3	1,0	0,623	1,70	505,952	1,10	0,298	416,389
3,5	5	1041,667	2,1	1,0	0,569	1,50	446,429	1,05	0,284	434,493
3	5	892,857	1,9	1,0	0,515	1,40	416,667	1,00	0,271	458,631
2,5	5	744,048	1,7	1,0	0,460	1,30	386,905	0,90	0,244	492,425
2	5	595,238	1,2	0,5	0,393	1,20	357,143	1,55	0,210	525,012
1,5	5	446,429	1	0,5	0,298	0,95	282,738	1,20	0,163	531,047
1	5	297,619	0,6	0,5	0,163	0,55	163,690	0,55	0,074	434,493
0,5	5	148,810	0,3	0,5	0,041	0,10	29,762	0,10	0,014	217,246

---

Таблица 2. Измерение максимальной петли гистерезиса.

xmax, дел	h, В/дел	H, А/м	yн, дел	Yв, дел	b, В/дел	Bн, Тл	Bн, Тл
-5	5	-1488,1	-2,5	-2,5	1	-0,67708	-0,67708
-4	5	-1190,48	-2,3	-2,1	1	-0,62292	-0,56875
-3	5	-892,857	-2	-1,3	1	-0,54167	-0,35208
-2	5	-595,238	-1,8	-0,1	1	-0,4875	-0,02708
-1	5	-297,619	-1,6	0,8	1	-0,43333	0,216667
0	5	0	-1,3	1,3	1	-0,35208	0,352083
1	5	297,619	-0,9	1,6	1	-0,24375	0,433333
2	5	595,2381	-0,2	1,9	1	-0,05417	0,514583
3	5	892,8571	1,1	2,1	1	0,297917	0,56875
4	5	1190,476	2,1	2,3	1	0,56875	0,622917
5	5	1488,095	2,5	2,5	1	0,677083	0,677083

---

Смотрите также файлы

• Родился 8 февраля 1834.ppt

• 09. 03. 03 Специальностьнаправление (профиль направленность специализация) Прикладная информатика, профиль Прикладная информатика в экономике.doc

• Емтихан брышы Бекітемін Мектеп директоры Мукашев Б. Д.docx

• Программа среднего профессионального образования Право и организация социального обеспечения Дисциплина Иностранный язык.docx

• Контрольнаяработ а.docx