1

UNIWERSYTET  ŚLĄSKI   W  KATOWICACH

I PRACOWNIA FIZYCZNA

opracował: dr Jerzy Stasz

Ć W I C Z E N I E   NR 62

POMIAR PODATNOŚCI MAGNETYCZNEJ

DIA- I PARAMAGNETYKÓW METODĄ WAGOWĄ

ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO

-natężenie pola magnetycznego 

H

, indukcja magnetyczna 

B

-namagnesowanie, przenikalność magnetyczna ośrodka, podatność magnetyczna

-diamagnetyzm, paramagnetyzm, ferromagnetyzm

-sposoby uzyskiwania silnych pól magnetycznych; budowa elektromagnesu z rdzeniem ferromagnetycznym

-autotransformator - zasada działania

-waga analityczna - zasada działania

APARATURA

-elektromagnes, zasilacz programowany, autotransformator, oerstedomierz

-waga analityczna,

-komplet odważników, komplet próbek pomiarowych

UWAGA! Podłączanie przewodów do autotransformatora

                           - wyłącznie w obecności prowadzącego zajęcia.

2

WZORY SCHEMATY

 P        - próbka

____   - linie sił pola
              magnetycznego

N, S    -nabiegunniki

Rys. 62.1. Usytuowanie badanej próbki w niejednorodnym polu magnetycznym (dolny

koniec w obszarze maksymalnego pola magnetycznego).

 

Rys.62.2. Krzywa cechowania oerstedomierza

3

.

                                   

c

x

b

x

a

B

+

⋅

+

⋅

=

2

par.

wartość

błąd

a

 -0,04268

0,007260

b

15,72883

0,819800

c

-34,32500

19,629350

                                        

)

'

(

0

M

H

B

+

=

µ

                     

(62.1.)

B

-indukcja magnetyczna

µ

µ

µ

µ

0

-przenikalność magnetyczna

H

-natężenie pola magnetycznego

M'

-namagnesowanie

                                               

H

B

r

µ

µ

0

=

                           

(62.2.)

µ

µ

µ

µ

r

-przenikalność magnetyczna ośrodka
(bezwymiarowa)

PODATNOŚĆ MAGNETYCZNA  (BEZWYMIAROWA):

                                      

1

−

=

=

r

m

H

M

x

µ

                                                

(62.3.)

                                        

x

m

 < 0     dla diamagnetyku

                             x

m

 > 0     dla paramagnetyku

SIŁA  DZIAŁAJĄCA  NA  DANĄ  PRÓBKĘ  O  PRZEKROJU  POPRZECZNYM  /S/  W  NIEJEDNORODNYM  POLU
MAGNETYCZNYM ZMIENIAJĄCYM OD WARTOŚCI

 

H

max

 do 

H

min

 = 0 :

4

                    

]

[

2

1

2

min

2
max

0

H

S

x

F

M

−

=

µ

                    

(62.4.)

Podstawiając:                

     

max

0

max

H

B

µ

=

                                     

(62.5.)

i                                                    

mg

F

δ

=

                                       

(62.6.)

δ

δδ

δm

-odchylenie od równowagi wagi analitycznej po włączeniu pola  magnetycznego

g

-przyspieszenie ziemskie

Otrzymujemy:

                                  

2

max

0

2

max

0

2

2

SB

mg

SH

F

x

M

δ

µ

µ

=

=

                    

(62.7.)

5

WYKONANIE ĆWICZENIA

 1.  Zmierzyć wymiary geometryczne próbki pozwalające obliczyć pole przekroju poprzecznego.

      Pomiary  powtórzyć wielokrotnie.

 2.

   

Zapoznać się z działaniem wagi analitycznej. Zaaretować wagę analityczną.

 3.

 

Zawiesić  badaną  próbkę  pomiędzy  nabiegunnikami  elektromagnesu  (rys.62.1.).  Pole  magnetyczne

wyłączone.

 4.  Odaretować wagę. Za pomocą odważników  i podziałki wagi doprowadzić wagę do równowagi: "zero"

na   oświetlonej skali wagi.

 5.   Przygotować zasilacz programowany do pomiaru.

-autotransformator ustawić w położeniu zerowym

-ustawić przełączniki zasilacza:

                                                    2A, 500Oe

       

 

-

    

"POMIAR"

                                                    2A, 500Oe

   

    

-

    

"MAGNESOWANIE"

                                                    MGN2 WY2 -   "RODZAJ PRĄDU"

UWAGA!!! Włączenie zasilacza programowanego, zmiana zakresów jest dozwolona wyłącznie przy

zerowym  położeniu autotransformatora..

6. Włączyć zasilacz programowany przełącznikiem "SIEĆ ZAŁ". Odczekać 5 minut.

7. Za pomocą autotransformatora ustawić maksymalną wartość (100 działek) wskazania oerstedomierza

[OemA]

.

8. Ponownie  zrównoważyć  wagę  analityczną  dokładając  lub  odejmując  pokrętłem  odważniki  lub

odczytując   

δ

δδ

δm

   równowagi na podświetlonej skali wagi.

UWAGA!!! 

- paramagnetyk jest wciągany w obszar silnego pola magnetycznego (w dół).

-diamagnetyk jest wypychany z obszaru silnego pola magnetycznego (do góry).

9. Pomiary z pkt. 7-8 powtórzyć dla kilku innych wartości pola magnetycznego 

(z zakresu 0

÷100 OemA)

 10. Czynności z pkt. 1-9 powtórzyć dla innych próbek.

6

OPRACOWANIE WYNIKÓW

1. Obliczyć wartości średnie wyników geometrycznych próbek.. Obliczyć pole przekroju poprzecznego

     

S

 ; Określić wartość niepewności pomiarowej 

∆

∆

∆

∆S.

2. Korzystając  z  krzywej  cechowania  obliczyć  lub  odczytać  wartości  indukcji  pola  magnetycznego

     

B

max

 (rys.62.2.) dla poszczególnych wskazań oerstedomierza.

3.  Obliczyć wartości 

χ

m 

 (wzór 62.7.) dla kolejnych pomiarów.

4.  Obliczyć  wartości średnie 

χ

m

 i niepewności pomiarowe 

∆

∆

∆

∆χ

m

 .

5.  Porównać otrzymane wartości z danymi tablicowymi.

6.  Czynności z pkt.1-5 powtórzyć dla następnych próbek.

LITERATURA

1.  B.M. Jaworski, A.A. Dietłaf, "FIZYKA PORADNIK ENCYKLOPEDYCZNY", PWN Warszawa 1995

2. D. Halliday, R. Resnick, „FIZYKA”, T. II, PWN Warszawa 1994r.

3. H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA”, PWN Warszawa 1975r.

4. J.Stasz, K.Wójcik, "SZKOLNY SŁOWNIK FIZYCZNY", Katowice 2001