WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«ГОУ ВПО УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ФИЗИКИ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ Методическое пособие для выполнения лабораторных работ ...»

ГОУ ВПО

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

В ВЕЩЕСТВЕ

Методическое пособие для выполнения лабораторных работ

72 7–3

и

по курсу общей физики в разделе

«Электричество и магнетизм»

УФА 2005 Методическое пособие содержит описание двух лабораторных работ по теме "Магнитное поле в веществе" и краткие сведения по теории. Предназначены для студентов всех специальностей и всех форм обучения УГНТУ при выполнении лабораторного практикума по курсу общей физики в разделе "Электричество и магнетизм".

Составитель: Пестряев Е. М., к. ф. - м. н., доцент Рецензент: Маненкова Л. К. к. ф. - м. н., доцент © Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2005 ВВЕДЕНИЕ Все вещества в той или иной мере обладают магнитными свойствами, то есть способностью намагничиваться во внешнем магнитном поле. Намагниченность вещества количественно характеризуется величиной и направлением относительно внешнего поля магнитного момента единицы объема. B зависимости от величины намагниченности и ее связи с внешним полем все вещества делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Принадлежность к той или иной группе определяется строением атомов или молекул вещества и видом их химической связи друг с другом, поэтому исследование магнитных свойств веществ дает ценную информацию об их строении.



В описанных ниже работах изучаются магнитные свойства ферромагнетиков, поскольку величина их намагниченности легко позволяет измерять ее в отличие от очень слабой намагниченности пара- и диамагнетиков, к группе которых относятся органические вещества.

Для осмысленного выполнения лабораторных работ необходимо предварительно ознакомиться с теоретическим материалом раздела “Магнитное поле в веществе” по лекциям или по одному из рекомендованных учебников. После этого следует проверить усвоение теории по вопросам для программированного контроля, приведенным после рекомендуемой литературы. Если на эти вопросы даны уверенные ответы, то можно переходить к изучению методики выполнения работы. После ознакомления с методикой и описанием установки следует обратиться к вопросам для самоконтроля усвоения методики.

Затем необходимо оформить отчет, который включает название работы, формулировку цели, схему экспериментальной установки (и схему эксперимента, если необходимо), таблицу экспериментальных результатов и формул, связывающих экспериментальные и расчетные величины таблицы. Ознакомившись с техникой безопасности, можно приступать к эксперименту, порядок выполнения и обработки которого подробно описан.

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1 - М.: Наука, 1978, §§ 51 59.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1994, гл. 16.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2000, гл. 24.

4. Геворкян Р.Г., Шепель В.В. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1972, §§ 25, 26.

5. Грабовский Р.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1980, § 29.

6. Астахов А.В., Широков Ю.М. Курс физики, т. 2. М.: Наука, 1980, гл. 20.

–  –  –

Таким образом, для получения температурной зависимости магнитной проницаемости феррит надо поместить в магнитное поле, для которого (dH/dt)эф = const, и нагревать его, непрерывно регистрируя эф. Вблизи комнатной температуры, где феррит ~ 10, эф, очевидно, будет иметь такой же порядок величины. Соответственно, велика будет и регистрируемая в измерительной обмотке эф.





Ниже температуры Кюри, TK зависимость эф ~ эф = f (T) будет иметь практически горизонтальный участок, который вблизи TK перейдет в кривую, быстро спадающую до очень малой величины. Произойдет это потому, что вблизи TK феррит переходит в парамагнитное состояние, в котором 1.

Поскольку в парамагнитном состоянии магнитная проницаемость феррита не зависит от Н, то эф =.. Следовательно, эф ~ эф = 1 уменьшится во много раз по сравнению с величиной ниже TK.

Поскольку переход феррита из сильномагнитного состояния в слабомагнитное происходит в некотором температурном интервале, то за TK принимается точка пересечения касательных к горизонтальному и наиболее быстро спадающему участкам графика температурной зависимости эф ~ эф(T).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

Электрическая схема экспериментальной установки приведена на рис. 1.

Установка состоит из трубчатой керамической электропечи (1), питаемой сетевым напряжением частотой 50 Гц от ЛАТРа, снабженного вольтметром (2).

Обмотка печи, кроме активного сопротивления R1, обеспечивающего выделение джоулева тепла, обладает индуктивностью L1, поскольку намотана в виде соленоида. Поэтому идущий через обмотку печи синусоидальный ток создает в ее объеме переменное магнитное поле, которое намагничивает коаксиально вставленный в печь ферритовый стержень. ЭДС электромагнитной индукции эф, возникающая в намотанной на этом стержне измерительной обмотке L2, измеряется милливольтметром (мВ).

Исследуемый сердечник вставляется в печь с правой стороны с помощью пластмассовой пробки. С левой стороны печи с помощью такой же пробки вставляется термопара хромель-копель (ХК). ЭДС термопары измеряется вольтметром МПЩПр-54м с цилиндрическим циферблатом, проградуированным в градусах Цельсия.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.

Если ЛАТР включен в сеть, то нельзя дотрагиваться до его выходных клемм и входных клемм печи. Кроме того, печь в течение эксперимента нагреo вается до 250 С, поэтому, несмотря на теплоизоляцию, не рекомендуется касаться ее без необходимости.

Таблица 1 Температура, С эф., мВ

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО МЕТОДИКЕ РАБОТЫ

1. Чему равна ЭДС электромагнитной индукции, возникающая в измерительной обмотке ?

dB dB dB dH dB dH

1) S 2) N 3) N 4) NS 5) NS.

dt dt dt dt dH dt

2. Чему равна индукция поля BBФ в объеме бесконечного ферритового стержня, находящегося во внешнем поле с индукцией Bс? B

–  –  –

2) Потому что у диамагнетиков 0.

3) Потому что диамагнетики не имеют температурной зависимости.

4) Потому что у парамагнетиков слабо зависит от температуры.

5) Потому что у парамагнетиков 0.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. С помощью принципиальной электрической схемы на рис. 1 разобраться в назначении каждого блока экспериментальной установки и их взаимодействии. Выяснить класс точности и цену деления шкал приборов.

2. Вставить с левой стороны трубчатой печи термопару. Убедиться, что о МПЩПр-54м показывает температуру не ниже комнатной (~20 C).

3. Вставить с правой стороны печи цилиндрический образец феррита так, чтобы выступающая часть пробки упиралась в торец печи.

4. Убедиться, что регулятор ЛАТРа находится в крайнем левом положении, после чего включить его в сеть.

5. Установить на вольтметре ЛАТРа напряжение 100 В.

6. Занести в табл. 1 показания милливольтметра и МПЩПр-54м.

7. По мере повышения температуры в печи, регистрируемой МПЩПр-54м, повторять действия п. 6.

о

8. Замеры проводить не реже, чем через 10 или через 0,5 мВ изменения эф до тех пор, пока оно не упадет до нуля. После этого убавить напряжение на ЛАТРе до нуля и выключить его из сети.

9. По результатам табл. 1 построить график зависимости эф от температуры и определить по нему температуру Кюри феррита.

10. Объяснить полученные результаты с точки зрения теории ферромагнетизма.

–  –  –

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки для исследования магнитного гистерезиса железа На первичную обмотку N1 тороидального сердечника подается регулируемое напряжение промышленной частицы от ЛАТРа. ЛАТР включен в сеть ~ 220 В. Последовательно с N1 включен реостат R1, с части которого снимается на вход Х осциллографа напряжение Ux = Rx Ix. Вход пластин находится на задней панели осциллографа. Путем перемещения ползунка реостата, то есть путем изменения R1, можно регулировать масштаб кривой на экране осциллографа вдоль оси Х независимо от изменения Ix. Величина Ix, необходимая для расчетов, фиксируется амперметром, включенным последовательно с 11

–  –  –

ВОПРОСЫ №73

ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО МЕТОДИКЕ РАБОТЫ

1. Что такое основная кривая намагничивания ферромагнетика ?

1) Кривая намагничивания из состояния J = Hc.

2) Кривая намагничивания из состояния B = 0 J.

3) Кривая намагничивания из состояния B = 0.

4) Кривая намагничивания из состояния J = 0.

5) Кривая намагничивания из состояния Н = 0.

2. Чему равна остаточная индукция ферромагнетика BBr ?

5) 0 (H J) 1) 0 J 2) 0 (H + J) 3) 0 H 4) H

3. Для чего в установке на рис. 2 стоит емкость С2 и сопротивление R2 ?

1) Для выделения переменной составляющей.

2) Для интегрирования ЭДС.

3) Для ограничения тока вторичной цепи.

4) Для разрыва цепи по постоянной составляющей.

5) Для дифференцирования ЭДС.

4. Как индукция ферромагнетика зависит от напряжения поля в нем в области выше намагниченности насыщения ?

1) Квадратично 2) Обратно пропорционально 3) Линейно

4) Гармонически 5) Экспоненциально.

5. Что такое максимальная петля гистерезиса ?

2) В которой J = Br. 3) В которой J = H.

1) В которой J = Hc.

4) В которой J Jнас. 5) В которой J Jнас.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. С помощью принципиальной электрической схемы рис. 3 разобраться в назначении каждого прибора экспериментальной установки и их взаимодействии. Выяснить тип, класс точности приборов, цену деления шкалы амперметра и координатной сетки осциллографа.

2. Тумблером СЕТЬ включить осциллограф и дать ему прогреться 10 минут, до этого момента никаких манипуляций с ручками осциллографа не производить.

3. Убедиться, что регулятор ЛАТРа находится в крайнем левом положении (на нуле), после чего подключить ЛАТР к сети.

4. Бегунок реостата R1 поставить в среднее положение. Ручку УСИЛЕНИЕ осциллографа в положение 0,02 В/см.

5. Плавно увеличивая напряжение регулятором ЛАТРа, наблюдать на экране появление кривой гистерезиса. При этом изображение должно удовлетворять следующим требованиям.

13

• След электронного луча на экране должен быть четким и нормальной для глаз яркости. Этого добиться с помощью ручек управления лучом:

ЯРКОСТЬ, ФОКУС, расположенных справа от экрана.

• Кривая не должна выходить за пределы координатной сетки экрана.

Этого добиться с помощью ручки УСИЛЕНИЕ (в положении КАЛИБРОВАНО), уменьшая или увеличивая его, можно регулировать величину изображения по вертикали. Величина изображения по горизонтали регулируется перемещением ползунка реостата R1.

• Изображение на экране также можно смещать по вертикали для удобства наблюдения с помощью ручки СМЕЩЕНИЕ, находящейся с левой стороны передней панели осциллографа (ручку БАЛАНС не крутить).

• Действия п. 5 по настройке осциллографа повторять по мере необходимости.

6. Если луч на экране осциллографа отсутствует, то необходимо: повернуть ручку СТАБИЛЬНОСТЬ в крайнее правое положение и нажать кнопку ГОТОВ. Переключатель СИНХРОНИЗАЦИЯ при этом должен находиться в положении ВНУТРЕННЯЯ. Если луч не появится, то осторожно прокрутить ручку СМЕЩЕНИЕ от одного до другого крайнего положения.

7. Регулятором ЛАТРа установить в обмотке N1 минимальный, измеряемый амперметром ток Ix. Занести его значение в табл. 2

8. В графу “ ау “ табл. 2 занести цену деления координатной сетки осциллографа по вертикали, считав ее с указателя ручки УСИЛЕНИЕ.

9. Центр петли гистерезиса, от которого необходимо отсчитывать nу, определить трудно. Поэтому нужно учесть, что вследствие центральной симметричности петли, развертываемой синусоидальным магнитным полем, ее размер по вертикали от самой нижней до самой верхней точек равен 2nу.

Занести 2nу во вторую графу табл. 2. Отсчет размеров следует производить посередине следа электронного луча с точностью до 1 мм.

10. Установить регулятором ЛАТРа следующее большее значение тока Ix, занести его в табл. 2. Шаг изменения Ix должен составлять (5..10) % предела измерения шкалы амперметра, стоящего в данный момент.

11. Повторять п. 7, 8, 9 до тех пор, пока напряжение ЛАТРа не достигнет максимального (регулятор повернуть по часовой стрелке до упора). При этом на более высокий предел измерения амперметра переходить только в том случае, когда Ix достигает предела шкалы.

12. Петлю гистерезиса, соответствующую максимальному достижимому току Ix, перерисовать с экрана осциллографа на миллиметровую бумагу. Удобно считывать координаты точек пересечения петли с координатной сеткой экрана осциллографа.

14

13. Повернуть регулятор ЛАТРа против часовой стрелки до упора (Ix = 0), выключить ЛАТР из сети. Тумблер СЕТЬ осциллографа перевести в нижнее положение.

14. По величинам аx, ny и Ix рассчитать значения B и Н и занести их в соответствующие графы табл. 2.

15. По значениям B и Н и формуле (14) рассчитать эффективное значение магнитной проницаемости материала тороида э для всех измеренных значений Н и заполнить ими соответствующую графу табл. 2.

16. Построить графики основной кривой намагничивания B = f (H) и зависимости э = f(H).

17. Используя данные табл. 2, нанести масштаб по осям Х и У координатной системы зарисованной петли гистерезиса, после чего определить для этой петли остаточную индукцию BBr и коэрцитивную силу Нc исследуемого образца ферромагнетика.

18. Проанализировать полученные графики на основе теории ферромагнетизма.

15 СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО ТЕМЕ “МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ”

7 2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ

МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ФЕРРИТА

ТЕОРИЯ МЕТОДА.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО МЕТОДИКЕ РАБОТЫ... 6

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

7 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВОЙ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА

ЖЕЛЕЗА

ТЕОРИЯ МЕТОДА

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ПО МЕТОДИКЕ РАБОТЫ 12



Похожие работы:

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" Кафедра инженерной графики ВЫШИНСКИЙ Н. В. ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА...»

«TPH. Технические Характеристики Дата: 27-04-2016 ECOCRYL CE-маркировка в соответствии с EN 1504-5 Свойства: ECOCRYL это трехкомпонентный гидрогель, способный к набуханию в воде, на основе акрила...»

«ВОЗМОЖНОСТИ ГЛОБАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМОЙ: РЕАЛИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ Игнатова Т. В. д. э. н., профессор, зав. кафедрой экономической теории и предпринимательства ЮРИУ РАНХиГС. E-mail: tignatova@aaanet.ru Подольская Т. В. к. э. н., доцент, докторант ЮРИУ РАНХиГ...»

«ОВЕН ИНС-Ф1 Прибор электроизмерительный цифровой (вольтметр) руководство по эксплуатации АРАВ.411135.001-02 РЭ Содержание Введение 1 Назначение прибора 2 Технические характеристики и условия эксплуатации 2.1 Технические характеристики прибора 2....»

«Тургалиев Вячеслав Максутович ЕМКОСТНО-НАГРУЖЕННЫЕ РЕЗОНАТОРЫ И ФИЛЬТРЫ СВЧ НА ИХ ОСНОВЕ Специальность 05.12.07 – Антенны, СВЧ-устройства и их технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук С...»

«Смарагдов И. А., Сидорейко В. Н. Конкурентные структуры крупнейших субъектов рынка аудиторско-консалтинговых услуг // Научно-методический электронный журнал "Концепт". – 2016. – № 4 (апрель). – 0,4 п. л. – URL: http://e-koncept.ru/2016/16063.htm.–...»

«Московский физико-технический институт (государственный университет) Кафедра молекулярной физики Кинетика химического разложения хлористого этила. Лабораторная работа №6 по курсу: Химическая кинетика. Москва. 1991г. Составители: А.М. Чайкин...»

«Техническая информация IF310R NOE Indeko-plus Новый класс качества, особо экономично благодаря очень низкому расходу. Минимальные эмиссии, без растворителей. Описание продукта Для создания глубоко-матовых...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.