background image

DZIEŃ/GODZ. 

Poniedziałek  11:00 

WYDZIAŁ 

INŻYNIERIA 
Ś

RODOWISKA

 

DATA 

07.05.2007 r. 

NR ZESPOŁU 

 

               4 

NAZWISKO I IMIĘ 

 

1.  STRZAŁKA ANNA 
2.  KĘPA DARIUSZ 
3.  MAJ RAFAŁ 

OCENA Z 
PRZYGOTOWANIA 

OCENA 

PROWADZĄCY 

PODPIS 

 
 

TEMAT:

 

BADANIE 

WŁAŚCIWOŚCI 

MAGNETYCZNYCH 

CIAŁ 

STAŁYCH. WYZNACZANIE TEMPERATURY CURIE. 

 

Cel doświadczenia: 

Celem  ćwiczenia  było  badania  wpływu  temperatury  na  magnetyczne  właściwości  próbki 

ferromagnetyka,  badanie  zmian  magnetyzacji  próbki  w  zewnętrznym  polu  magnetycznym 

oraz wyznaczenie temperatury Curie. 

 

Podstawy teoretyczne:

  

Ferromagnetyki  charakteryzują  się  dużą  podatnością 

magnetyczną  i  jej  dużą  zależnością  od  natężenia 

zewnętrznego  pola  magnetycznego.  Ferromagnetyki 

po namagnesowaniu i usunięciu pola magnesującego 

zachowują  trwale  pewien  moment  magnetyczny, 

który  nosi  nazwę  pozostałości  magnetycznej. 

Ferromagnetyzm występuje w tych ciałach, w których 

występuje  silne  oddziaływanie  między  spinowymi  momentami  magnetycznymi;  jest  on 

własnością kryształów, a nie pojedynczych atomów. W wyniku tego oddziaływania stabilnym 

energetycznie  stanem  elektronów  w  krysztale  jest  stan,  w  którym  spinowe  momenty 

magnetyczne  są  uporządkowane  równolegle.  W  pewnych  kryształach  stan  uporządkowania 

charakteryzuje się tym, że spinowe momenty magnetyczne są zorientowane antyrównoległe; 

ciała  takie  są  nazywane  antyferromagnetykami.  Strukturę  magnetyczną  kryształu 

antyferromagnetyka  można  rozpatrywać  jako  złożoną-  składającą  się  z  dwóch  podsieci 

namagnesowanych  przeciwnie  względem  siebie.  Podatność  magnetyczna  ferromagnetyków 

background image

zależy  od  temperatury;  stają  się  one  paramagnetykami  w  temperaturze  wyższej  od  pewnej 

temperatury 

C

T

>>

θ

. Zależność tę ujmuje prawo Curie- Weissa: 

θ

χ

=

T

C

 

Wraz z ogrzewaniem ferromagnetyka zaczyna zanikać uporządkowanie domen oraz zbliżając 

się do temperatury Curie spadek napięcia staje się coraz bardziej gwałtowny. 

 

 

 

Wykonanie ćwiczenia:

  

Do wykonania doświadczenia posłużyliśmy się układem złożonym z próbki ferromagnetyka z 

nawiniętą  na  nią  cewką  pierwotną,  która  magnesowała  próbkę,  spirali  grzejnej  oraz  cewki 

wtórnej.  W  trakcie  pomiaru  korzystałyśmy  z  układu  całkującego  elektronicznego  EUC, 

termopary oraz woltomierza. 

 

 

 

 

 

background image

Podczas  ogrzewania  próbki  ferromagnetyka  zaobserwowaliśmy  następujące  zmiany 

indukowanego przezeń prądu na cewce wtórnej: 

L.p. 

T   [°C] 

U  [V] 

160 

± 

0,421 

± 

0,011 

165 

± 

0,392 

± 

0,011 

167 

± 

0,373 

± 

0,011 

168 

± 

0,358 

± 

0,010 

10 

169 

± 

0,337 

± 

0,010 

11 

170 

± 

0,317 

± 

0,010 

12 

171 

± 

0,302 

± 

0,010 

13 

172 

± 

0,275 

± 

0,009 

14 

173 

± 

0,248 

± 

0,009 

15 

174 

± 

0,225 

± 

0,008 

16 

175 

± 

0,205 

± 

0,008 

17 

176 

± 

0,179 

± 

0,008 

18 

178 

± 

0,146 

± 

0,007 

19 

180 

± 

0,124 

± 

0,007 

20 

181 

± 

0,117 

± 

0,007 

21 

183 

± 

0,097 

± 

0,006 

22 

184 

± 

0,087 

± 

0,006 

23 

187 

± 

0,064 

± 

0,006 

24 

189 

± 

0,050 

± 

0,006 

25 

197 

± 

0,031 

± 

0,005 

26 

203 

± 

0,026 

± 

0,005 

27 

215 

± 

0,023 

± 

0,005 

Wykres zależności napięcia od temperatury

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

150

160

170

180

190

200

210

T  [°C]

U

 [

V

]

Korzystając  z  powyższego wykresu  wyznaczamy  graficznie  wartość  temperatury  Curie oraz 

jej niedokładność. 

C

T

C

°

±

=

9

172

 

background image

L.p. 

T   [°C] 

1/U  [V] 

172 

± 

3,636 

± 

0,121 

173 

± 

4,032 

± 

0,142 

174 

± 

4,444 

± 

0,165 

175 

± 

4,878 

± 

0,192 

176 

± 

5,587 

± 

0,240 

178 

± 

6,849 

± 

0,337 

180 

± 

8,065 

± 

0,446 

181 

± 

8,547 

± 

0,493 

183 

± 

10,309 

± 

0,686 

10 

184 

± 

11,494 

± 

0,833 

11 

187 

± 

15,625 

± 

1,455 

12 

189 

± 

20,000 

± 

2,300 

13 

197 

± 

32,258 

± 

5,687 

14 

203 

± 

38,462 

± 

7,973 

15 

215 

± 

43,478 

± 

10,104 

16 

228 

± 

43,478 

± 

10,104 

 

Wykres zależności odwrotności Napięcia od Temperatury

0

10

20

30

40

50

60

170

180

190

200

210

220

230

T   [°C]

1

/U

  

[1

/m

V

]

 

Z powyższego wykresu odczytaliśmy wartość temperatury Θ = 177 ± 8 ˚C 

Powyższy  wykres  obrazuje  zależność 

A

M

U

+

1

~

1

,  jednak  prosta,  z  której  wyznaczyliśmy 

temperaturę  Θ  nie  uwzględnia  składowej  A,  która  powoduje,  że  wykres  powyżej  pewnej 

temperatury (~ 200 ˚C) ulega „wypłaszczeniu”. 

background image

Korzystając z prawa Curie – Weisa wyznaczamy temperaturę Curie: 

 

U

C

T

T

C

U

C

C

Θ

=

Θ

=

 

503

,

173

358

,

0

252

,

1

177

=

+

=

C

T

 

147

,

8

1

1

=

∆Θ

Θ

+

+

=

C

C

C

C

T

U

U

T

C

C

T

T

 

C

T

C

°

±

=

9

174

 

 

Wnioski:

  

Według  naszych  spostrzeżeń  (przy  pomocy  metody  graficznej)  punkt  Curie  dla  badanego 

przez nas ferromagnetyka znajduje się w temperaturze 172 ± 9 °C, jest to środek przedziału, 

w którym zaobserwowaliśmy gwałtowne spadki napięcia indukowanego przez badaną próbkę 

ferromagnetyka. 

Zgodnie z prawem Curie – Weisa wykonaliśmy obliczenia, z których wynika, że punkt Curie 

dla zadanego ferromagnetyka znajduje się w temperaturze 174 ± 9 °C. 

 

Wyniki wyznaczenia temperatury Curie przy pomocy metody graficznej oraz z prawa Curie – 

Weisa  wyszły  zgodne,  więc  można  śmiało  przyjąć,  że  temperatura  Curie  badanej  przez  nas 

próbki  ferromagnetyka  znajduje  się  w  przedziale  172  ±  9  °C.  Niedokładność  naszych 

pomiarów  jest  spowodowana  niedokładnością  przyrządów  pomiarowych  (głównie  miernika 

temperatury,  którego  błąd  systematyczny  wynosił  ±  5°C),  jakimi  dysponowaliśmy  podczas 

wykonywania  doświadczenia  oraz  bardzo  szybkim  ogrzewaniem  przez  nas  próbki 

ferromagnetyka.