Laboratorium z fizyki |
---|
Pomiar punktu Curie ferromagnetyków |
1.Zasada pomiaru
Pomiar polegał na wyznaczeniu temperatury Curie metodą transformatora. Przez uzwojenie pierwotne transformatora, będące równocześnie spiralą grzejną przepuszczano prąd zmienny, i odczytywano napięcie na uzwojeniu wtórnym w funkcji temperatury. Temperaturę, przy której następuje gwałtowny spadek napięcia w uzwojeniu wtórnym, na skutek zmiany charakteru rdzenia ( z ferromagnetyka w paramagnetyk) nazywamy temperaturą Curie. Ćwiczenie polegało na wyznaczeniu tej temperatury.
2.Schemat układu pomiarowego
gdzie : C - cewka
S - spirala grzewcza
P. - rdzeń ferromagnetyczny
3.Tabele pomiarowe
Tab.1 Charakterystyka termopary Fe - konstantan
°C | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
0 | 0 | 0,52 | 1,05 | 1,58 | 2,11 | 2,65 | 3,19 | 3,73 | 4,27 | 4,82 |
100 | 5,37 | 5,92 | 6,47 | 7,03 | 7,59 | 8,15 | 8,71 | 9,27 | 9,83 | 10,39 |
200 | 10,95 | 11,51 | 12,07 | 12,63 | 13,19 | 13,75 | 14,31 | 14,87 | 15,43 | 15,99 |
300 | 16,55 | 17,11 | 17,67 | 18,23 | 18,79 | 19,35 | 19,91 | 20,47 | 21,03 | 21,59 |
Tab.2 Pomiary
E [mV] Napięcie Termopary |
T [°C] Temperatura |
U [mV] Napięcie na uzwojeniu wtórnym |
---|---|---|
4 | 95 | 118 |
6 | 131 | 120 |
8 | 167 | 121 |
10 | 203 | 122 |
12 | 239 | 125 |
14 | 275 | 129 |
16 | 310 | 135 |
16,1 | 312 | 136 |
16,2 | 314 | 136 |
16,3 | 316 | 136 |
16,4 | 317 | 137 |
16,5 | 319 | 137 |
16,6 | 321 | 138 |
16,7 | 323 | 138 |
16,8 | 326 | 139 |
16,9 | 328 | 139 |
17 | 330 | 140 |
17,1 | 332 | 140 |
17,2 | 333 | 141 |
17,3 | 335 | 141 |
17,4 | 337 | 142 |
17,5 | 339 | 143 |
17,6 | 341 | 143 |
17,7 | 342 | 144 |
17,8 | 344 | 145 |
17,9 | 346 | 146 |
18 | 347 | 147 |
18,1 | 348 | 147 |
18,2 | 350 | 148 |
18,3 | 352 | 148 |
18,4 | 354 | 150 |
18,5 | 356 | 151 |
18,9 | 362 | 156 |
19 | 364 | 157 |
19,2 | 367 | 158 |
19,4 | 371 | 161 |
19,6 | 374 | 164 |
19,8 | 378 | 166 |
20 | 381 | 168 – Punkt Curie |
20,1 | 383 | 167 |
20,2 | 385 | 112 |
20,3 | 387 | 93 |
3,620547247 – Odchylenie Standardowe | 64,71390945 – Odchylenie Standardowe | 15,29060349 – Odchylenie Standardowe |
4. Sposób obliczenia temperatury:
Temperaturę obliczyłem korzystając z proporcji:
$$\frac{E_{1}}{t_{1}} = \ \frac{E_{2}}{t_{2}}$$
Gdzie:
E1 - napięcie odczytane z tabeli
t1 – temperatura odpowiadająca napięciu odczytanemu z tabeli np. dla 4,27 [mV] jest to 80 [°C]
E2 – napięcie termopary z miernika
$$t_{2} = \ \frac{t_{1} \times \ E_{2}}{E_{1}} + \ t_{0} = \ \frac{80\ \times 4}{4,27} + 20\ \approx 95$$
5. Wykres
6. Uwagi i wnioski.
Na wykresie zrezygnowałem z zaznaczania błędów pomiaru w okolicy punktu Curie ponieważ zamazałoby to rysunek. W tej części krzywa wykresu prawie idealnie pokrywa się z naznaczonymi punktami. Tego typu zależność jest zawsze liniowa a jak wiadomo do wykreślenia prostej wystarczą jedynie dwa punkty, dla uniknięcia błędów zaznaczyłem wszystkie pomiary dla całkowitych wartości napięcia termopary. Zaś punkt Curie to 381 °C czyli 654 ° K