Wydział Fizyki
Poniedziałek 1400-1700
Nr zespołu
10
28 maj 2007
Nazwisko i Imię
Ocena z przygotowania
Ocena ze sprawozdania
Ocena końcowa
1. Janik Małgorzata
2. Janeczko Mariusz
Prowadzący:
dr Jacek Gosk
Podpis prowadzącego:
1.Temat: Badanie właściwości magnetycznych ciał stałych (A20)
2.Cel ćwiczenia:
Określenie wpływu temperatury na magnetyczne właściwości próbki ferromagnetyka, wyznaczenie temperatury Curie (trzema sposobami).
3.Podstawy fizyczne:
Ze względu na zachowanie magnetyczne materiały dzielimy na diamagnetyki, paramagnetyki, ferromagnetyki, anty-ferromagnetyki. Jest to podział najbardziej podstawowy. Poniżej omówimy ferromagnetyki i paramagnetyki, gdyż właśnie z materiałem o takich właściwościach będziemy mieli do czynienia.
Paramagnetyki: Wypadkowy moment magnetyczny paramagnetyka nie znajdującego się w polu magnetycznym jest równy zero. Jest to spowodowane odpowiednim ustawieniem się orbitalnych i spinowych momentów magnetycznych. Ponieważ paramagnetyk posiada niezerowe momenty magnetyczne, to w chwili umieszczenia go w zewnętrznym polu magnetycznym następuje porządkowanie się jego momentów magnetycznych, które ustawiają się zgodnie ze zwrotem zewnętrznego pola, co powoduje jego wzmocnienie. Wyindukowane przeciwne pole magnetyczne jest mniejsze od pola powstałego z uporządkowania się momentów magnetycznych.
M- magnetyzacja: , C=const, T - temperatura.
Ferromagnetyki
Ferromagnetyzm jest to spontaniczne ustawienie zgodnych kierunków i zwrotów momentów magnetycznych pod wpływem czynnika porządkującego. Ferromagnetyki posiadają własne momenty magnetyczne, które pod wpływem umieszczenia materiału w polu zewnętrznym porządkują się, wzmacniając to pole. Charakteryzują się dużą wartością podatności magnetycznej (zależnej od zewnętrznego pola oraz temperatury otoczenia). Po usunięciu zewnętrznego pola ferromagnetyki zachowują stan namagnesowania zwany pozostałością magnetyczną. Ferromagnetyki swe osobliwe właściwości magnetyczne tracą w pewnej temperaturze (Tc) nazywanej punktem ferromagnetycznym Curie. W temperaturze tej ferromagnetyzm zostaje zniszczony przez wzbudzenia termiczne i w wyższych temperaturach ferromagnetyki zachowują się jak paramagnetyki.
Napięcie:
Związek miedzy trzema wektorami magnetycznymi przedstawia wzór: zgodnie z prawem Faradaya:
(…)
… Temperatury:
Odczytując z wykresu otrzymaliśmy TC=(131±7) [ºC]
2) Drugi sposób wyznaczania temperatury Curie: [Wykres(3)] Punkt w którym pochodna jest największa (punkt przegięcia):
Odczytują z wykresu otrzymaliśmy TC=(126±7) [ºC]
Dla obydwu metod przyjęte błędy są błędami odczytu, nie uwzględniają błędu metody.
3) Sposób wyznaczania temperatury Curie: [Wykres(4)]
Wybieramy jedynie fragment o temperaturach…
… ferromagnetycznym Curie. W temperaturze tej ferromagnetyzm zostaje zniszczony przez wzbudzenia termiczne i w wyższych temperaturach ferromagnetyki zachowują się jak paramagnetyki.
Napięcie:
Związek miedzy trzema wektorami magnetycznymi przedstawia wzór: zgodnie z prawem Faradaya: ponieważ z cewce jest Z zwojów: strumień pola przez powierzchnię S wynosi: , wektory są prostopadłe ( ), możemy więc zapisać .
Stąd:
gdzie: U - napięcie w cewce wtórnej Z - liczba zwojów w cewce wtórnej S - pole przekroju cewki wtórnej B - średnia indukcja pola H - średnie natężenie pola M - średnia magnetyzacja próbki μ0 - przenikalność magnetyczna próżni Prawo Curie-Waissa: Opisuje podatność magnetyczną paramagnetyków w zależności od temperatury:
gdzie: C - stała Curie T - temperatura Θ - paramagnetyczna temperatura Curie
4. Wykonanie ćwiczenia…
…
b = -78,39 Sb=4,96
Z prawa Curie-Waissa mamy:
Po przekształceniu:
a więc: i Stąd: = 126,57ºC
Błąd liczymy metodą różniczki zupełnej:
= 14,72ºC
Ostatecznie:
TC=(127±15)[ºC]
6. Błąd temperatury
Wynik może nieco odbiegać od rzeczywistej wartości temperatury dla naszej próbki, gdyż pomiar był przeprowadzany szybko, a więc w próbce powstawał gradient temperatury, i mierzone pole odpowiadało wartości…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)