Rok akademicki 1997/98	Laboratorium z fizyki
Nr ćwiczenia: 73	Pomiar oporności metodą wagi Gouy'a
Wydział: Elektronika Kierunek: I.K.	TOMASZ SUCHOCKI
Data wykonania 1998-04-25	Ocena		Data zaliczenia	Podpis
	T
	S

1. ZASADA POMIARU.

Materiały magnetyczne można podzielić na :

- diamagnetyki,

- paramagnetyki

- ferromagnetyki.

To czy jest to diamagnetyk , paramagnetyk czy ferromagnetyk jest uzależnione głównie od właściwości magnetycznych badanych próbek. Podatność magnetyczną możemy zmierzyć za pomocą pomiaru wielkość siły działającej na próbkę umieszczoną w niejednorodnym polu magnetycznym. Siła działająca na próbkę o długości dx i polu przekroju S jest równa:

Z powyższego wzoru możemy wyprowadzić wzór na siłę działającą na całą próbkę:

,

podatność magnetyczna wyraża się wzorem:

,

skąd gdy Hy >>Hy0:

Przebieg ćwiczenia.

Zestawu próbek:

- FeCl₃ - chlorek żelazowy - kolor żółty

- CuSO₄ - siarczan miedziowy - kolor niebieski

- NiSO₄ - siarczan niklawy - kolor zielony

- Bi - bizmut - metal

- C - grafit

Z podanego zestawu wybrałem trzy próbki:

- FeCl₃ - chlorek żelazowy - kolor żółty

- CuSO₄ - siarczan miedziowy - kolor niebieski

- C - grafit

Mierzymy średnice przekroju poprzecznego próbek w kilku miejscach (góra próbki,dół próbki,środek próbki).W metodzie Gouya próbka w kształcie jednorodnego na średnicy walca, umieszczona jest tak w układzie pomiarowym, tak że jeden z jej końców znajduje się w środku szczeliny elektromagnesu, gdzie pole H_yo jest silne i jednorodne. Drugi jej koniec znajduje się w obszarze, gdzie pole H_yo jest względnie słabe.

Na znajdującą się w polu magnetycznym próbkę dziła siła która wciąga próbkę w obszar silnego pola magnetycznego(przy założeniu że próbka ma dodatnią podatność). Wartość siły mierzona jest przy pomocy wagi.

2. SCHEMAT POMIAROWY.

3. OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYNCZYCH POMIARÓW.

a) teslomierz: ΔB=± 30 mT

b) suwmiarka: dokładność 0,1mm

c) odważniki Δm= ± 10 mg (najmniejszy odważnik)

4. TABELE POMIAROWE.

TABELA NR 1. Średnice przekroju poprzecznego wybranych próbek.

Lp	Próbka Nr1 : GRAFIT	Próbka Nr2 : CHLOREK ŻELAZOWY	Próbka Nr3 : SIARCZAN MIEDZIOWY
	d [mm]	d [mm]	d [mm]
1	8	5	10
2	8	5	10
3	8	5	10
dśr	8	5	10

TABELA NR 2. Charakterystyka elektromagnesu.

I [A]	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6
B [mT]	109	159	206	260	308	360	412	464	518	560	605

TABELA NR 3. Wyznaczanie siły działającej na próbkę umieszczoną w

różnych polach magnetycznych.

Lp	I	Próbka 1	(C)	Próbka 2	(FeCl3)	Próbka 3	(CuSO4)
	[A]	m[mg]	F=mg [N]	m[mg]	F=mg [N]	m[mg]	F=mg [N]
1	5	-100	-981*10^-6	80	785*10^-6	60	589*10^-6
2	4	-70	-687*10^-6	50	491*10^-6	40	392*10^-6
3	3	- 30	-294*10^-6	40	392*10^-6	20	196*10^-6
4	2	-10	-98*10^-6	10	98*10^-6	0	0

TABELA NR 4. Podatność magnetyczna próbek

B[mT]	Xc	XFeCl3	XCuSO4
518	-75,41*10^-6	60,3*10^-6	45,2*10^-6
412	-52,81*10^-6	37,7*10^-6	30,1*10^-6
308	-22,6*10^-6	30,1*10^-6	15,1*10^-6
206	-7,5*10^-6	7,5*10^-6	0
Xśr	-39,59*10^-6	33,91*10^-6	22,57*10^-6

5. PRZYKŁADOWE OBLICZENIA.

• Obliczenia dla tabeli 1 (kolumna 2)- wartość średnia średnicy przekroju poprzecznego próbek liczyłem ze wzoru:

• Obliczenie siły działającej na próbkę .

Obliczamy ze wzoru:

F= m * g [N]

gdzie : m - masa , g - przyspieszenie ziemskie ( 9,81 m\s² )

Próbka C. Dla I = 4 [A] F = -70 * 9,81 = 687 * 10^-6 [N]

Próbka FeCl₃. Dla I = 4 [A] F = 50 * 9,81 = 491 * 10^-6 [N]

Próbka CuSO₄. Dla I = 3 [A] F = 20 * 9,81 = 196 * 10^-6 [N]

• Obliczenie podatności magnetycznej .

Liczone na podstawie wzoru:

S = π⋅r² [mm²] ,

[T⋅m/H]

próbka 1 - C

próbka 2 - FeCl₃

próbka 3 - CuSO₄

Wartość średnia

X_śr (C) = - 39,58* 10^-6 ; X_śr (FeCl₃) = 33,91* 10^-6 ; X_śr (CuSO₄) = 22,57* 10^-6

6. RACHUNEK BŁĘDÓW.

Obliczenie błędu maksymalnego podatności z różniczki logarytmicznej

Pomiar1: ΔB=± 30 mT Δd = 0,1mm Δm= ± 10 mg

próbka 1 (C) - x = 0,3* 10^-6

próbka 2 (FeCL₃) - x = 0,9* 10^-6

próbka 3 (CuSO₄) - x = 0,7* 10^-6

7. ZESTAWIENIE WYNIKÓW.

Podatność magnetyczna C : X = Xśr + ΔXmax = (-39,58 ± 0,3) * 10^-6

Podatność magnetyczna FeCl₃ : X = Xśr + ΔXmax = (33,91 ± 0,9) * 10^-6

Podatność magnetyczna CuSO₄: X = Xśr + ΔXmax = (22,57 ± 0,7) * 10^-6

8. UWAGI I WNIOSKI.

Głównym błędem pomiarowym w wykonanym ćwiczeniu był błąd przy pomiarze średnicy próbek . Było to głównie uzależnione od wykonującego pomiary .Bardzo ciekawie zachowywała się próbka grafitu , która po umieszczeniu w polu magnetycznym była z niego wypychana (siła skierowana odwrotnie). Natomiast pozostałe dwie próbki a mianowicie siarczan miedziowy i chlorek żelazowy były wciągane w głąb pola magnetycznego (działanie siły). Z powyższych spostrzeżeń mogę stwierdzić, że grafit jest diamagnetykiem. Kierunek siły oddziaływującej na próbki był głównie uzależniony od własności magnetycznych badanych próbek , w tym przypadku mam na myśli ich podatność magnetyczną.

---