Постановка задачи
С увеличением температуры магнитные свойства ферромагнетиков изменяются. Магнитная проницаемость и намагниченность насыщения Js уменьшаются и, наконец, намагниченность насыщения становится незначительной, а магнитная проницаемость практически становится равной единице, то есть в точке Кюри фактически осуществляется превращение ферромагнетика в парамагнетик. На указанных особенностях поведения и Js при повышении температуры основан предлагаемый метод определения точки Кюри.
Описание лабораторной установки
В печь 1 (рис. 1) помещается исследуемый образец 2, который нагревается обмоткой 3, являющейся одновременно намагничивающим соленоидом. При протекании тока через соленоид 3 во вторичной обмотке 4 индуцируется ЭДС. Эта ЭДС регистрируется милливольтметром (мB1). Температура измеряется прибором (мВ2) с термопарой (ТП) хромель - алюмель.
Рис.1
С ущность метода заключается в следующем. При пропускании тока через соленоид 3 во вторичной обмотке 4 возникает ЭДС индукции, определяемая по закону Фарадея – Ленца
= (1)
где Ф – магнитный поток, пронизывающий площадь витков вторичной обмотки
(2)
где N - число витков вторичной обмотки, В – магнитная индукция поля, создаваемая соленоидом 3, S – площадь сечения витка вторичной обмотки.
Магнитную индукцию в образце можно представить так:
(3)
где В - магнитная индукция поля первичной обработки без сердечника, В - добавочная магнитная индукция, появляющаяся в результате намагничивания вставленного сердечника.
Магнитный поток в общем случае можно выразить:
(4)
Отсюда:
(5)
В том случае, когда в печи образца нет, а объем печи заполнен воздухом (парамагнетик) , наводится ЭДС, равная:
(6)
величину которой можно экспериментально оценить, если вынуть образец из печи и включить соленоид. ЭДС индукции, обусловленная влиянием ферромагнетика, равна:
(7)
где В - магнитное поле, индуцированное материалом образца. (B1=μ0J)
Величина В прямо пропорциональна намагниченности J образца. При повышении температуры намагниченность насыщения ферромагнетика уменьшается. При температуре Кюри ферромагнетик превращается в парамагнетик, В1 которого весьма мала. Поэтому с ростом температуры dB1/dt уменьшается, а затем при некоторой температуре dB /dt становится почти равной нулю. ЭДС во вторичной обмотке уменьшается до . Эта температура совпадает с точкой Кюри.
Порядок выполнения работы
Вставьте образец в печь и подайте на нее напряжение.
Через каждые 40-50 С записывайте показания милливольтметра (мВ1) во вторичной обмотке. Когда напряжение во вторичной обмотке начнет уменьшатся, показания снимайте через каждые 10 С. Данные занесите в таблицу 1:
Таблица 1.
t°, C |
|
U2, мB |
|
Н а основании полученных данных температуры в печи и напряжения во вторичной обмотке, постройте график зависимости U = f(t) и по этой кривой определите точку Кюри. (как показано на рисунке 2)
Рис.2
4. Запишите выводы по работе.