- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Исследование намагничивания ферромагнетика
Цель работы: снять кривую намагничивания, построить график зависимости относительной магнитной проницаемости от напряженности; снять петлю магнитного гистерезиса, определить остаточную индукцию и коэрцитивную силу.
Теория метода
Под действием внешнего магнитного поля в каждом веществе возникает дополнительное внутреннее магнитное поле. В диа- и парамагнетиках оно довольно невелико (магнитная проницаемость ) и только в ферромагнетиках достигает большой величины ( ). В ферромагнитном кристалле существуют произвольно намагниченные области размерами до 0,01 ...0,1 мм называемые доменами. Их намагниченность обусловлена параллельной взаимной ориентацией электронных спинов. В частности, в железе, кобальте и никеле - это спины тех электронов, которые находятся в частично заполненной 3 - оболочке. Намагниченность доменов друг относительно друга беспорядочна, так что до воздействия поля ферромагнетик в целом не намагничен. При помещении его в нарастающее магнитное поле, происходит сначала перемещение границ доменов. Домены с магнитным моментом, ориентированным в сторону поля, расширяются за счет доменов с противоположной ориентации, энергетически менее выгодной. Второй этап намагничивания - до насыщения - связан с поворотом магнитных моментов до полного совпадения с внешним полем. Сами домены и их изменения при намагничивании, можно наблюдать под микроскопом при внесении на полированный ферромагнетик суспензии магнитного порошка, частицы которого собираются на границах доменов.
Для описания магнитного поля используются две характеристики: напряженность и вектор магнитной индукции . Они связаны уравнением , в котором Г/м - магнитная постоянная в системе СИ. Относительная магнитная проницаемость у ферромагнетиков не постоянна, а зависит от . Физический смысл двух характеристик — и можно пояснить примером. Внутри соленоида модуль напряженности магнитного поля не зависит от наличия внутри него сердечника, а индукция магнитного поля зависит: когда сердечник есть - , а при его отсутствии .
Особенности процесса намагничивания хорошо видны на графике зависимости от . Первое намагничивание до насыщения при нарастании идет по линии 0ab (рис. 1 а). Участок 0a соответствует перемещению границ доменов, а ab - повороту их магнитных моментов. При уменьшении обратные процессы перестройки доменов запаздывают, и размагничивание идет по линии bcd.
При отсутствии внешнего поля, когда сила тока в обмотке , у ферромагнетика сохраняется остаточная индукция Br (отрезок ). Прочность остаточного магнетизма определяется коэрцитивной силой HK — напряженностью того внешнего поля обратного направления, которое уничтожает Br. При дальнейшем усилении обратного поля процесс пойдет по линии de, новое намагничивание - по линии - efgb и т.д. Так формируется петля магнитного гистерезиса.
При циклическом перемагничивании не всегда достигается насыщение и процесс идет по одной из семейства петель гистерезиса (рис. 1 б). По форме петли гистерезиса магнитные материалы делятся: на магнитотвердые и магнитомягкие. К магнитотвердым относятся материалы, с большой величиной HK, применяемые для постоянных магнитов; к магнитомягким - материалы с малой HK, применяемые для сердечников катушек переменного тока.