Контрольные вопросы

1. Виды магнетиков и их характерные свойства.

Все вещества при рассмотрении их магнитных свойств принято называть магнетиками. Выделяют следующие виды магнетиков:

Диамагнетики—вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению вектора магнитной индукции поля. К диамагнетикам относятся вещества, магнитные моменты атомов, молекул или ионов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю (инертные газы, молекулярные азот и водород, висмут, цинк, медь, золото, серебро и др.).

Парамагнетики—вещества, которые намагничиваются во внешнем силовом поле в направлении вектора магнитной индукции. Атомы, молекулы или ионы парамагнетика обладают собственным магнитным моментом (щелочные и щелочноземельные металлы, кислород, оксид азота(II), оксид марганца(II), хлорное железо и др.)

Ферромагнетики—твердые вещества, обладающие при не слишком больших температурах самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий—магнитного поля, деформации, изменении температуры. Ферромагнетики в отличие от диамагнетиков и парамагнетиков являются сильномагнитными средами—внутренне магнитное поле в них может в сотни и тысячи раз превосходить внешнее поле(железо, кобальт, никель, некоторые редкоземельные металлы, сплавы, металлические стекла).

2. Свойства ферромагнетиков. Явление гистерезиса.

Характерные свойства ферромагнетиков:

а) большие значения магнитной восприимчивости и магнитной проницаемости;

б) способны находится в намагниченном состоянии в отсутствии внешнего магнитного поля, при этом они сами являются источниками магнитного поля;

в) зависимость намагниченности ферромагнетиков от магнитной индукции внешнего поля В₀ является нелинейной и более сложной, чем у диа- и парамагнетиков;

г) зависимость намагниченности ферромагнетиков от магнитной индукции внешнего поля неоднозначна и определяется предыдущей историей намагничивания образца. Это явление называется магнитным гистерезисом.

3. Методика построения основной кривой намагничивания.

Электрический ток силой I, протекающий в первичной обмотке тороидальной катушки с числом витков N, создает магнитное поле с индукцией B₀, определяемой выражением

, где μ₀—магнитная постоянная, --число витков на единицу длины тороида. Так как резисторR₁ соединен последовательно с первичной обмоткой катушки, сила тока в нем также I, а напряжение равно . Следовательно, магнитная индукция внешнего поля, намагничивающего ферромагнитный образец равна.

Ферромагнетик, помещенный во внешнее магнитное поле, намагничивается. При изменении силы тока в первичной обмотке катушки магнитная индукция поля внутри ферромагнетика В также изменяется. Тогда во вторичной обмотке катушки с числом витков N₂ возникает ЭДС индукции . Напряжение, поступающее наR₂C-цепь равно . ПосколькуR₂C-цепь работает в режиме интегрирования входного сигнала, то напряжение U_y, поступающее на вход II осциллографа равно .

Если найденные напряжения U_x и U_y подать на горизонтально и вертикально отклоняющие пластины осциллографа, то на его экране будет наблюдаться петля гистерезиса. При изменении амплитуды колебаний магнитной индукции B₀ петля будет изменяться в размерах, но вершины этой петли будут лежать на основной кривой намагничивания. Таким образом, измеряя при помощи осциллографа напряжения U_x и U_y при различных значениях амплитуды входного напряжения, можно определить соответствующие значения В₀ и В и построить основную кривую намагничивания.