Sprawozdanie
Badanie w艂a艣ciwo艣ci magnetycznych cia艂 sta艂ych
Wydzia艂 |
Dzie艅/godz. Poniedzia艂ek 11:00 - 14:00 |
Nr zespo艂u |
|||
In偶ynierii L膮dowej |
Data 30.10.2006 |
16 |
|||
Nazwisko i Imi臋 |
Ocena z przygotowania |
Ocena ze sprawozdania |
Ocena |
||
1. Mariusz Felczuk 2. Bartosz Krakos 3. Karolina Kul膮gowska |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Prowadz膮cy: |
Podpis |
||||
|
prowadz膮cego |
||||
Spis tre艣ci:
1 |
Cel 膰wiczenia……………………………………………………………………………………… |
2 |
2 |
Wst臋p teoretyczny……………………………………………………………………………… |
2 |
3 |
Wyniki pomiaru………………………………………………………………………………….. |
5 |
4 |
Opracowanie wynik贸w………………………………………………………………………… |
7 |
5 |
Wnioski……………………………………………………………………………………………… |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cel 膰wiczenia
Celem 膰wiczenie jest okre艣lenie wp艂ywu temperatury na magnetyczne w艂a艣ciwo艣ci pr贸bki ferromagnetyka oraz wyznaczenie temperatury Curie.
Wst臋p teoretyczny
Ferromagnetyk to substancja o bardzo silnych w艂asno艣ciach magnetycznych. W艂asno艣ci te bior膮 si臋 st膮d, 偶e ka偶dy atom ferromagnetyka wytwarza w艂asne pole magnetyczne. Atomy te maj膮 ponadto tendencj臋 do ustawiania si臋 w ten spos贸b, aby ich pole magnetyczne mia艂o ten sam kierunek, co pole magnetyczne atom贸w s膮siednich. W rezultacie tworz膮 si臋 makroskopowe obszary (o wymiarach liniowych rz臋du 10-5 - 10-4 m), w kt贸rych pole magnetyczne ma sta艂y kierunek. Te obszary nazywamy domenami magnetycznymi. Jako 偶e pole magnetyczne ka偶dej z domen mo偶e by膰 ustawione w zupe艂nie dowolnym kierunku ferromagnetyk mo偶e nie wytwarza膰 zewn臋trznego pola magnetycznego. Gdy umie艣cimy ferromagnetyk w聽zewn臋trznym polu magnetycznym domeny zaczynaj膮 ustawia膰 si臋 zgodnie z聽kierunkiem zewn臋trznego pola magnetycznego.
Do ferromagnetyk贸w nalez膮 m.in. 偶elazo, kobalt, nikiel.
Namagnesowany ferromagnetyk wytwarza w艂asne pole magnetyczne. Jego namagnesowanie nazywamy namagnesowaniem trwa艂ym. Jednak trwa艂o艣膰 tego namagnesowania nie jest absolutna. Ferromagnetyk mo偶na rozmagnesowa膰 umieszczaj膮c go w zewn臋trznym polu magnetycznym skierowanym przeciwnie do kierunku pola ferromagnetyka o聽odpowiedniej warto艣ci (koercja) lub podwy偶szaj膮c temperatur臋.
W miar臋 wzrostu temperatury atomy ferromagnetyka zaczynaj膮 coraz silniej drga膰. Gdy temperatura osi膮ga pewn膮 warto艣膰 zwan膮 temperatur膮 Curie, w贸wczas si艂y utrzymuj膮ce uporz膮dkowanie atom贸w w domenach s膮 zbyt ma艂e, aby domeny mog艂y dalej istnie膰. Nast臋puje rozpad domen magnetycznych a pola magnetyczne poszczeg贸lnych atom贸w s膮 skierowane chaotycznie w r贸偶nych kierunkach. Ferromagnetyki trac膮 swoje w艂a艣ciwo艣ci i聽zachowuj膮 si臋 jak zwyk艂e paramagnetyki.
W艂a艣ciwo艣ci magnetyczne substancji wynikaj膮 z ich budowy wewn臋trznej. Elektrony kr膮偶膮ce wok贸艂 j膮der atomowych maj膮 orbitalny i spinowy moment magnetyczny. Zjawisko namagnesowania substancji charakteryzuje wektor namagnesowania
, kt贸ry jest stosunkiem momentu magnetycznego wyst臋puj膮cego w ma艂ej obj臋to艣ci substancji do wielko艣ci tej obj臋to艣ci.
Wektor namagnesowania okre艣la wz贸r:
Wykonanie pomiaru napi臋cia U pozwala na po艣redni pomiar namagnesowania M.
Warto艣膰 namagnesowania pr贸bki M jest proporcjonalna do mierzonego napi臋cia.
Zale偶no艣膰 mi臋dzy napi臋ciem w cewce wt贸rnej, a namagnesowaniem wyra偶a wz贸r:
Widzimy wi臋c, 偶e skoro
to
Us ~ 蠅SZ渭0(Hs+Ms)
Do cewki pierwotnej przyk艂adane jest zmienne napi臋cie. Wytwarzane przez cewk臋 pierwotn膮 zmienne pole magnetyczne magnesuje pr贸bk臋 ferromagnetyka. W cewce wt贸rnej indukuje si臋 napi臋cie. Pomiar napi臋cia pozwala na po艣redni pomiar magnetyzacji. Wraz ze wzrostem temperatury maleje wielko艣膰 magnetyzacji spontanicznej w domenach, maleje wi臋c r贸wnie偶 warto艣膰 magnetyzacji pr贸bki i mierzone napi臋cie. W okolicach temperatury Curie, gdzie znika uporz膮dkowanie ferromagnetyczne, spadek napi臋cia jest szczeg贸lnie gwa艂towny.
Podatno艣膰 magnetyczn膮 paramagnetyk贸w w zale偶no艣ci od temperatury okre艣la prawo Curie-Weissa:
gdzie:
Wykre艣laj膮c wykres
w funkcji temperatury T mo偶emy okre艣li膰 sta艂膮 C jako tangens nachylenia prostej oraz temperatur臋 Curie jako miejsce zerowe (przeci臋cie prostej z osi膮 temperatury).
Jako 偶e M~U temperatur臋 Curie w analogiczny spos贸b mo偶na wyznaczy膰 wykre艣laj膮c wykres zale偶no艣ci
od T.
3. Wyniki pomiaru
Temperatura T [OC] |
Niepewno艣膰 temperatury |
Napi臋cie U [mV] |
Niepewno艣膰 napi臋cia |
|
Niepewno艣膰 |
20 |
5 |
463 |
12 |
0,00216 |
10-5 |
23 |
5 |
467 |
12 |
0,00214 |
10-5 |
25 |
5 |
467 |
12 |
0,00214 |
10-5 |
30 |
5 |
466 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
35 |
5 |
465 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
40 |
5 |
467 |
12 |
0,00214 |
10-5 |
45 |
5 |
467 |
12 |
0,00214 |
10-5 |
50 |
5 |
467 |
12 |
0,00214 |
10-5 |
55 |
5 |
469 |
12 |
0,00213 |
10-5 |
60 |
5 |
465 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
65 |
5 |
466 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
70 |
5 |
466 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
75 |
5 |
466 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
80 |
5 |
465 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
85 |
5 |
466 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
90 |
5 |
465 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
95 |
5 |
465 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
100 |
6 |
464 |
12 |
0,00216 |
10-5 |
105 |
6 |
465 |
12 |
0,00215 |
10-5 |
110 |
6 |
464 |
12 |
0,00216 |
10-5 |
115 |
6 |
464 |
12 |
0,00216 |
10-5 |
120 |
6 |
462 |
12 |
0,00216 |
10-5 |
125 |
6 |
457 |
12 |
0,00219 |
10-5 |
130 |
6 |
455 |
12 |
0,00220 |
10-5 |
135 |
6 |
453 |
12 |
0,00221 |
10-5 |
140 |
6 |
450 |
12 |
0,00222 |
10-5 |
145 |
6 |
445 |
12 |
0,00225 |
10-5 |
150 |
6 |
442 |
12 |
0,00226 |
10-5 |
155 |
6 |
435 |
12 |
0,00230 |
10-5 |
160 |
6 |
423 |
11 |
0,00236 |
10-5 |
165 |
6 |
412 |
11 |
0,00243 |
10-5 |
170 |
6 |
390 |
11 |
0,00256 |
10-5 |
171 |
6 |
384 |
11 |
0,00260 |
10-5 |
172 |
6 |
373 |
11 |
0,00268 |
10-5 |
173 |
6 |
364 |
10 |
0,00275 |
10-5 |
Temperatura T [OC] |
Niepewno艣膰 temperatury |
Napi臋cie U [mV] |
Niepewno艣膰 napi臋cia |
|
Niepewno艣膰 |
174 |
6 |
354 |
10 |
0,00282 |
10-5 |
175 |
6 |
332 |
10 |
0,00301 |
10-5 |
176 |
6 |
224 |
8 |
0,0045 |
10-4 |
177 |
6 |
165 |
7 |
0,0061 |
10-4 |
178 |
6 |
153 |
7 |
0,0065 |
10-4 |
179 |
6 |
143 |
7 |
0,0070 |
10-4 |
180 |
6 |
135 |
7 |
0,0074 |
10-4 |
181 |
6 |
120 |
7 |
0,0083 |
10-4 |
182 |
6 |
104 |
7 |
0,0096 |
10-4 |
183 |
6 |
91 |
6 |
0,0110 |
10-4 |
184 |
6 |
75 |
6 |
0,013 |
10-3 |
185 |
6 |
69 |
6 |
0,014 |
10-3 |
186 |
6 |
58 |
6 |
0,017 |
10-3 |
187 |
6 |
56 |
6 |
0,018 |
10-3 |
188 |
6 |
55 |
6 |
0,018 |
10-3 |
189 |
6 |
53 |
6 |
0,019 |
10-3 |
190 |
6 |
52 |
6 |
0,019 |
10-3 |
191 |
6 |
44 |
6 |
0,023 |
10-3 |
192 |
6 |
40 |
6 |
0,025 |
10-3 |
193 |
6 |
38 |
6 |
0,026 |
10-3 |
194 |
6 |
35 |
6 |
0,029 |
10-3 |
195 |
6 |
31 |
5 |
0,032 |
10-3 |
196 |
6 |
30 |
5 |
0,033 |
10-3 |
197 |
6 |
29 |
5 |
0,034 |
10-3 |
198 |
6 |
28 |
5 |
0,036 |
10-3 |
199 |
6 |
25 |
5 |
0,040 |
10-3 |
200 |
6 |
25 |
5 |
0,040 |
10-3 |
201 |
6 |
24 |
5 |
0,042 |
10-3 |
202 |
6 |
23 |
5 |
0,04 |
10-2 |
203 |
6 |
22 |
5 |
0,05 |
10-2 |
204 |
6 |
23 |
5 |
0,04 |
10-2 |
205 |
6 |
23 |
5 |
0,04 |
10-2 |
206 |
6 |
23 |
5 |
0,04 |
10-2 |
207 |
6 |
22 |
5 |
0,05 |
10-2 |
208 |
6 |
22 |
5 |
0,05 |
10-2 |
209 |
6 |
23 |
5 |
0,04 |
10-2 |
Opracowanie wynik贸w
Na podstawie danych zamieszczonych w tabeli sporz膮dzono wykres zale偶no艣ci napi臋cia U od temperatury T.
Poni偶ej przedstawiono jego fragment dla temperatur z zakresu 160OC - 190OC.
Mo偶na na nim dostrzec gwa艂towny spadek napi臋cia pr贸bki. Dla dok艂adniejszego wyznaczenia szukanej temperatury nale偶y znale藕膰 punkt przegi臋cia danej funkcji.
Graficzne oszacowanie temperatury Curie:
螛 = 176 卤 9 [OC]
Sporz膮dzono r贸wnie偶 wykres zale偶no艣ci
od T dla temperatur powy偶ej temperatury Curie.
Widzimy, 偶e wykres przecina o艣 X w temperaturze 173卤6 [OC].
Temperatura Curie wyznaczona t膮 metod膮 wynosi wiec 螛 = 173卤6 [OC].
Wnioski
Temperatura Curie wyznaczona z zale偶no艣ci napi臋cia U od temperatury T wynosi艂a 螛 = 176 卤 9 [OC]
Temperatura Curie wyznaczona z zale偶no艣ci odwrotno艣ci napi臋cia 1/U od temperatury T wynosi艂a 螛 = 173 卤 6 [OC]
R贸偶nica w wyznaczonej wielko艣ci mo偶e by膰 spowodowana niedok艂adno艣ci膮 przeprowadzonego pomiaru oraz niedok艂adno艣ciami wylicze艅 dotycz膮cych wyznaczenia punktu przegi臋cia funkcji oraz przybli偶eniem prawa Curie-Weissa.
Temperatura Curie
gdzie:
- moment magnetyczny
- moment magnetyczny i-tego elektronu lub moleku艂y
n - liczba atom贸w w obj臋to艣ci
V
V - obj臋to艣膰
gdzie:
Z - liczba zwoj贸w cewki wt贸rnej
S - pole przekroju cewki wt贸rnej
B - 艣rednia indukcja pola
Hs - 艣rednie nat臋偶enie pola
Ms - 艣rednia magnetyzacja pr贸bki
渭0 - przenikalno艣膰 magnetyczna pr贸偶ni
gdzie:
C - sta艂a Curie
T - temperatura
螛 -paramagnetyczna temperatura Curie
Sta艂e C i 螛 s膮 charakterystyczne dla danej substancji
antyferromagnetyk
paramagnetyk
ferromagnetyk
Temperatura T
螛
- 螛
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
20 mg?danie w艂a艣ciwo艣ci magnetycznych cia艂 sta艂ych, temp Curie
kk7 W艂a艣ciwo艣ci magnetyczne cia艂 sta艂ych
Fizyka laboratorium 4?danie ciep艂a w艂a艣ciwego cieczy i cia艂 sta艂ych
Fizyka laboratorium 4?danie ciep艂a w艂a艣ciwego cieczy i cia艂 sta艂ych
kk6 W艂a艣ciwo艣ci elektryczne cia艂 sta艂ych
kk9 W艂a艣ciwo艣ci mechaniczne cia艂 sta艂ych
Fizyka 1d struktura energetyczna cia艂 sta艂ych S1E
kk6 W艂a艣ciwo艣ci elektryczne cia艂 sta艂ych
wyznaczanie ciep艂a w艂a艣ciego cia艂 sta艂ych, Transport i Logistyka (AM) 1 (semestr I), Fizyka, fiza la
MAGNETYCZNE W艁A艢CIWO艢CI CIA艁 STA艁YCH
wyznaczanie g臋sto艣ci cia艂 sta艂ych przez wa偶enie i mierzenie(1), studia, fizyka
wyznaczanie Ciep艂a w艂a艣ciwego cia艂 sta艂ych - 1
Wyznaczanie g臋sto艣ci cia艂 sta艂ych przez wa偶enie i mierzenie 2 spos贸b, studia, fizyka
wi臋cej podobnych podstron