Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Лабораторная работа № 6

Определение точки Кюри ферромагнетиков методом электромагнитной индукции

Цель работы: определить точку Кюри для двух ферромагнитных образцов.

Методика измерения

Большинство методов определения точки Кюри основано на том, чтобы при нагревании ферромагнетика зафиксировать температуру, при которой происходит резкое уменьшение спонтанной намагниченности. Например, можно измерить зависимость намагниченности насыщения от температуры M_s=f(T) (рис.6).

В данной работе точку Кюри предлагается определить методом электромагнитной индукции. В переменное магнитное поле постоянной амплитуды Н=Н₀cos(ωt) помещается измерительная катушка с числом витков n, в которой находится исследуемый образец. Индукция образца В и магнитный поток Ф тоже оказываются периодическими функциями времени (см. разд. 2):

(20)

Таким образом, внутри измерительной катушки возникнет переменный магнитный поток, который согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, вызывает в ней ЭДС индукции:

или

В действительности из-за нелинейности петли гистерезиса поле Н и индукция В оказываются искаженными синусоидами.

Таким образом, ЭДС индукции ε_инд, возникающая в измерительной катушке, прямо пропорциональна амплитудному значению индукции образца. Поскольку индукция В складывается из индукции внешнего поля и намагниченности (9), то при скачкообразном уменьшении намагниченности в точке Кюри, когда образец становится парамагнитным, резко уменьшится и ЭДС индукции. Итак, для определения точки Кюри необходимо получить зависимость ЭДС индукции от температуры.

Схема установки

Магнитное поле создается двумя плоскими катушками К₁ и К₂. Катушки соединены последовательно и расположены на расстоянии l друг от друга.

Топография поля, создаваемого катушками K₁ и К₂, т.е. зависимость магнитного поля от расстояния вдоль оси Н(х), изображена на рис.12.

Рис. 12. Топография поля катушек Гельмгольца.

В промежутке между катушками на расстоянии l поле Н достаточно однородно. Такое устройство называется катушками Гельмгольца. При пропускании по катушкам переменного тока в промежутке l создается переменное магнитное поле. Электрическая схема приведена на рисунке 13.

Рис. 13. Схема питания катушек Гельмгольца: БП- блок питания переменного тока с регулятором выходного напряжения; A₁ – амперметр; K₁ и К₂– катушки Гельмгольца.

По оси катушек помещается трубчатая печь П, обмотка которой сделана так, чтобы при прохождении тока она не создавала магнитного поля. В центре этой печи, в области l, помещается цилиндрический образец О. На трубку с образцом намотана измерительная катушка с числом витков n. ЭДС индукции в катушке измеряется вольтметром (рис. 14).

Рис. 14. Схема питания печи постоянного тока: БП - блок питания печи с регулятором выходного напряжения; П - печь; А₂ - амперметр; n - измерительная обмотка; V₁ - вольтметр для измерения ЭДС индукции; Т - термопара; V₂ -вольтметр для измерения термоЭДС; О – образец.

Для измерения температуры используется термопара. Термопара Т состоит из двух проволочек, сваренных между собой. Проволочки изготавливаются из особых термосплавов. Место сварки касается образца; т.е. находится при температуре образца. Проволочки через керамические трубочки выведены наружу и подсоединены к вольтметру V₂ - Следовательно, их концы находятся при комнатной температуре. На концах термопары возникает термоэлектродвижущая сила (сокращенно термоЭДС). ТермоЭДС зависит от разности температур, при которых находятся концы термопары по закону

Коэффициент α зависит от температуры сложным образом, но в определенной области температур он почти постоянен. Поэтому приблизительно можно считать, что термоЭДС прямо пропорциональна разности температур. Тем не менее, для определения этой разности обычно используют градуировочный график. Измерив ε_ТЭДС по графику определяют , а зная рассчитывают температуру печи. При ответственных измерениях один из концов термопары поддерживают при температуре 0°С в термостате.

Примечание. В качестве термопар используются материалы, для которых α достаточно велико. Это могут быть железо - константан, медь – константан, хромель – копель, хромель – алюмель. Для точных измерений и эталонов используются термопары платина – платинородий.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒