Determinarea punctului Curie al feromagneți - lucrari de laborator

Determinarea punctului Curie al feromagneți

Aparate și accesorii: cuptor electric cu probe feromagnetice autotransformatorului RNSH (tensiune regulator de școală), ampermetru, termocuplu, două milivoltmetru.

Introducere. Principalele caracteristici ale statului feromagnetic sunt după cum urmează.

1. Aceste substanțe pot fi puternic magnetizat chiar și într-un câmp magnetic slab.

2.Magnitnaya susceptibilitatea, definită ca raportul la intensitatea de magnetizare a câmpului magnetic care acționează asupra materialului variază în funcție de câmpul în sine (este funcția sa).

3.Namagnichennost nu este funcția lipsită de ambiguitate a câmpului, și depinde de istoria magnetică a feromagnet, adică din câmpurile magnetice, acțiunea care substanța este supusă anterior.

4.În variația ciclică a câmpului care acționează asupra materialului, magnetizarea este modificat printr-o curbă de histerezis așa-numitul.

corp 5.Ferromagnitnye păstrează magnetizare după câmpul magnetic exterior este redus la zero (starea magnetizării rezidual).

6.Kazhdomu substanță feromagnetică corespunde unei anumite temperaturi specifice peste care o feromagnetice caracteristici de stat enumerate dispar și devine proprietăți paramagnetice. Această temperatură se numește punctul Curie sau temperaturile. Uneori, temperatura Curie se află într-un interval de temperatură îngust.

Conform conceptelor moderne de orice material feromagnetic constă dintr-un număr mare de domenii de spontane (sau spontane) magnetizare - domenii. în fiecare dintre acestea momentelor magnetice ale electronilor sunt stabilite în aceeași direcție (deci fiecare domeniu magnetizate până la saturație), în general diferită de direcția de magnetizare în zonele adiacente. Motivul se datorează existenței domenii educaționale într-un feromagnetic un tip special de relație între rotirile de electroni. In fiecare feromagnetic eșantion instalat o partiție în domenii, care satisface condiția de energie liberă minimă a cristalului constând în principal din trei componente: energia interacțiunii de schimb, energia magnetică și energia anizotropiei magnetice. Condiții fizice care contribuie la descompunerea unui câmp feromagnetic magnetizării spontane au fost identificate Ya.I.Frenkelem, Ya.G.Dorfmanom, LD Landau, EM Lifshitz, și altele.

Deoarece eșantionul cristalin în absența câmpului magnetic există distribuție aleatorie a domeniilor vectori magnetizare, însă întregul eșantion este nemagnetizat. Cu toate acestea, după aplicarea unui câmp magnetic slab domenii magnetice începe puncte redistribuire; creșterea volumului se produce domenii cu direcția energetic favorabil al momentului magnetic în raport cu câmpul în detrimentul domeniilor învecinate, în care momentul magnetic este mai mică decât o direcție favorabilă (limitele procesului de deplasare). La câmpuri superioare deplasarea limitelor domeniului trebuie să se rotească momentele magnetice ale procesului în direcția câmpului (proces de rotație).

Amploarea magnetizarii spontane depinde de temperatura. Cu creșterea temperaturii, magnetizarea de saturație scade încet la început, dar pe măsură ce se apropie de punctul Curie al schimbării devine mai rapidă.

Dacă feromagnet este într-un câmp magnetic constant în mărime, atunci dependența magnetizării de temperatura poate fi diferit pentru diferite domenii. Pentru o creștere suficient de mare feromagnet câmp magnetic temperaturii conduce la scăderea magnetizare continuu de accelerare, scade brusc în apropierea punctului Curie aproape la zero. Aceste modificări ale magnetizării reversibile: când schimbarea de temperatură a magnetizării este aceeași în direcția opusă a curbei. Într-un câmp slab magnetizare (și permeabilitatea magnetică) crește inițial cu creșterea temperaturii, iar după ce trece printr-un maxim scade la o valoare mică în apropierea punctului Curie.

Astfel, la temperaturi sub punctul Curie al organismelor feromagnetice sunt caracterizate prin prezența domeniilor. Când temperatura Curie este energia medie a mișcării termice a atomilor feromagnet este suficientă pentru a distruge magnetizare spontana, prin care feromagnet transformat într-o substanță paramagnetic. Curie Point - temperatura de tranziție de fază asociată cu dispariția ordonării atomice.

Scopul acestui studiu este de a determina temperatura Curie a probelor de fier și nichel.

Metoda de măsurare. Există mai multe metode de determinare a materialelor feromagnetice de temperatura Curie [1]. Cele mai multe dintre ele sunt reduse pentru a se asigura că, prin încălzirea la o temperatură feromagnetic probă fix la care se observă o scădere bruscă a magnetizării la un câmp magnetic de magnitudine constantă. Diversitatea este o metodă pentru măsurarea magnetizării sau cel puțin metode pentru observarea comportamentului său.

O metodă, o metodă de inducție electromagnetică. Acesta constă în măsurarea electromotoare induse în bobina, care încercuiește eșantionul analizat în câmpul magnetic alternativ de amplitudine constantă. Cu creșterea temperaturii, fluxul magnetic în eșantion este redus prin reducerea magnetizare și punctul Curie aproape scade brusc, ceea ce determină o scădere bruscă a electromotoare indusă măsurat.

Astfel, pentru a determina punctul Curie pentru a trage curba EMF de inducție (sau mărime proporțională cu ea - curentul indus) a temperaturii.

electromotoare termică este cauzată de două motive.

2. De-a lungul fiecărui conductor chiar și uniform, gradientul concentrației de electroni are loc atunci când este încălzit este neomogen, ceea ce duce la difuzie

electroni spre sfârșitul rece Fig.1

Contabilizarea efectelor ambelor efecte conduce la următoarea expresie pentru EMF termocuplu:

unde C - o constantă numeric egală cu forța electromotoare care apare în termocuplu când diferența de temperatură între intersecțiile 1K. Astfel, EMF termocuplului este proporțională cu diferența de temperatură dintre intersecțiile acestuia. Practica, cu toate acestea, arată că relația liniară are numai bună într-un interval mic de temperaturi. Atunci când o mare diferență între ele, această dependență este diferită de liniară, adică Deoarece coeficientul nu este constantă. Prin urmare, termocuplele au nevoie de calibrare.

Termocuplele sunt realizate din vapori de metale diferite. În această lucrare, pentru a măsura temperatura eșantionului de fier este aplicată termocuplu-Chromel alumel și măsurarea temperaturii nichel eșantionului - cupru-constantan.

termocuplu milivoltmetru formează un termometru termoelectric (termometru - termometru pentru măsurarea temperaturilor semnificativ peste temperatura ambiantă, din cuvintele grecești  - foc și  - măsurat). Curbele de calibrare pentru pirometru dată pentru cazul când temperatura unuia dintre joncțiuni este 0S. Dacă temperatura măsurată a joncțiunii este peste zero (cameră, de exemplu), dispozitivul va arăta ceva mai mică în comparație cu temperatură validă. În acest caz, trebuie corectată prin adăugarea la citirile libere termometru (rece) temperatura de joncțiune - cameră.

oh
scris de instalare. Într-un cuptor electric, bobina de încălzire 1 este plasat proba 3 (figura 2). Bobina de încălzire este

în același timp câmpul de lichidare. Măsurarea (secundar), bobina 2 este închisă pe MV2 voltmetru. Astfel, aceste înfășurări constituie un transformator cu miez feromagnetic, care îndeplinește rolul probei test.

I1 curent alternativ. curgere în spirală (bobina primară), creează un flux magnetic

unde L1 - inductanța bobinei primare.

Inductanța bobinei depinde de numărul de V. Volumul de spire pe unitatea de lungime n1 și substanță permeabilitate . în acest caz - proba de testare, și este dată de

F1 flux magnetic pătrunde bobina secundară 2 și numărul de spire N2.

La schimbarea curentul I1 variază fluxul magnetic și inducția EMF bobina secundară 2 este indusă

Înfășurarea primară (cuptor electric în spirală) este separat de un strat secundar de material 4. Diferența dintre eșantion și temperatura ambiantă măsurată cu termocuplu, dintre care o joncțiune este în proba plasată într-un cuptor și celălalt izolant - pe exterior, într-un incubator la temperatura camerei.

Atunci când temperatura de încercare specimen atinge punctul Curie, permeabilitatea magnetică  scade de la o valoare ridicată la unitate. Inductanța L1. și, împreună cu ea și tensiunea electromotoare indusă în bobina secundară 2 scade brusc (vezi Ec. (2) și (3)). Atunci când acest l2 curent în bobina secundară este, de asemenea, redusă, și înregistrează experimentator.

În această lucrare ne propunem să se măsoare temperatura Curie a probelor de fier și nichel. Probele sunt în două cuptoare diferite la bar laborator fortificat.

Folosind doi rotitori, de asemenea, situate pe panoul și având două poziții „de fier“ - „nichel“, dispozitive de instalare cu o instalație de comutare eșantion de fier cu nichel de măsurare.

Măsurarea. 1.Elektricheskaya unitate de laborator cu lanț este complet asamblat și trebuie doar să verificați că toate dispozitivele menționate în schema (vezi. Figura 2).

2.Postavte comuta switch-uri la „fier“.

rețea RNSH autotransformator 3.Vklyuchite 220 și setați curentul

1.6 A (pentru fier).

4.Po puțin încălzire sobă de citiri ulterioare termocuplu milivoltmetru MV1 și la fiecare două-diviziune a citirilor sale la scară atât a scrie milivoltmetre MV1 și MV2 de masă.

Când curentul din înfășurarea secundară și, în consecință, MV2 lectură milivoltmetru va scădea, indicația trebuie îndepărtată printr-o divizie scara termocuplu milivoltmetru.

Încălzirea probei trebuie întreruptă, iar cuptorul deconectat, atunci când, după o recesiune abruptă a indus curent este practic încetează să scadă și rămâne aproape la același nivel.

5.Repeat toate măsurătorile cu o probă de nichel (cuptor de curent 1,0 A).

Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor. 1.Po a primit datele conținute în tabel, să construiască o tulpină graficele U2 de tensiune de la termocuplul (adică, de fapt, temperatura, forța existentă între ele proporțional) pentru ambele probe feromagnetice. Grafica arata ca acest lucru, așa cum se arată în figura 3.

2
.Pentru a determina temperatura Curie în condițiile acestui experiment, efectuat pe grafic tangent curbei în punctul de inflexiune (punctul A) și continuă ea până o intersecții asimptota c a avut loc la sfârșitul graficului (în figura 3 este deținută de linia punctată). Punctul de intersecție (TW pe grafic) pentru a proiecta axa x. Conform U1 valoarea tensiunii, astfel obținut și un termocuplu pentru curba de calibrare corespunzătoare Raportul Fig.3 obține temperatura eșantionului camerei respect.

Valoarea 3.Istinnoe a temperaturii Curie se va obține prin adăugarea temperaturii în camera de laborator în timpul experimentului, ca joncțiunea rece a termocuplului este într-un incubator pasiv în astfel de condiții.

Erori de estimare 4.Proizvedite de determinare grafică a temperaturii Curie.

1.Sravnite între un diamagnetic, paramagnetic și materiale feromagnetice. Care sunt proprietățile de bază ale feromagneți.

2. Care este punctul Curie din feromagnetic?

3. Cum magnetizarea dependentă de materialul feromagnetic al câmpului de magnetizare departe de punctul Curie?

4. magnetizarea Cum dependentă de materialul feromagnetic al temperaturii în câmpuri puternice și slabe?

Metoda 5.Opishite pentru determinarea punctului Curie din acest studiu. Ceea ce arată că prima și a doua milivoltmetre? Care este semnul că punctul Curie este trecut?

6.Chem măsurată temperaturii probei feromagnetic în timpul experimentului? Explicați proiectarea și funcția pirometru.

7.Obyasnite progres calitativ vă charting.

1.Buravihin VA Shelkovnikov VN Karabanova VP Atelier de lucru pe magnetism. M High School, 1979, p 103.

2.Kalashnikov SG Electricitate. M. Nauka, 1977. §110, 119.

3.Kittel Charles Introducere în Solid State Fizica. Nauka, Moscova, 1978, pp 543-592.

4.Kortnev AV YV Rubliov Kutsenko A. Atelier de lucru pe fizica. M. Școala Superioară, 1963. p.313.

6.Sivuhin DV Cursul general al fizicii. Nauka, Moscova, 1983, Vol.3. § 74, 79.