Описание лабораторной работы
На основе выполнения экспериментов предлагается лабораторная работа «Исследование магнитоупругих свойств ферромагнетиков» для студентов направления «Приборостроение».
Описание лабораторной работы.
Цель работы: исследовать магнитоупругий эффект (эффект Виллари) в ферромагнитном стержне в поле акустической волны килогерцового диапазона, находящегося в постоянном внешнем магнитном поле.
Оборудование:
-генератор сигналов низкочастотный Г3–117.
-двухлучевой осциллограф TektronixDPO2012B.
-установка для крепления феррита и пьезокерамических резонаторов.
-магнитометр ИКНМ–2ФП.
-источник питания постоянного тока Б5–43.
Краткая теория и экспериментальная установка описаны в пунктах 2.1 и 2.2.
Порядок выполнения работы:
1) С
помощью источника питания постоянного
тока изменяем напряжение на кольцах
Гельмгольца от 0,1В до 4В с шагом 0,1В и
измеряем магнитометром, датчик которого
находится внутри колец Гельмгольца,
напряженность магнитного поля. Данные
заносим в таблицу1.
Таблица 1.
|
U,B |
|
|
H,A/м |
|
2)Построить тарировочный график функции U(H).
3) Собираем установку.
4) Подключаем установку: генератор низкочастотных сигналов ко входу акустического тракта, а осциллограф к выходу. Также подключаем кольца Гельмгольца к источнику постоянного тока и осциллографу. Включаем приборы.
5) Меняя частоту сигнала на акустическом тракте, ищем резонансные частоты.
6) Перемещая измерительный датчик вдоль ферритового стержня, устанавливаем точки максимальной амплитуды напряжения.
7) Устанавливаем одну из резонансных частот определенных в пункте 5.
8) Изменяя напряжение на источнике питания постоянного тока от 0,1В до 4В с шагом 0,1В, измеряем амплитуду напряжения с помощью осциллографа. Данные заносим в таблицу 2.
Таблица 2
|
Н, А/м |
|
|
Amp U |
|
9) Строим график функции H(U).
10) Повторить пункты 7,8 и 9 еще для двух резонансных частот.
Заключение
1) В ходе эксперимента наблюдали магнитоупругий эффект в синусоидальном акустическом поле при резонансных частотах для выбранного ферромагнетика. Резонансными являлись частоты 84,4; 98,2; 111,960 кГц. Магнитоупругий эффект проявляется в том, что в продольной акустической волне в ферромагнетике возникает ЭДС индукции. Магнитоупругий эффект наблюдался и при отсутствии внешнего магнитного поля.
2) Предполагаем, что сдвиг фаз между напряжением в ферромагнетике и ЭДС индукции обусловлено изменением колебательной скорости в акустической волне (т.е. ускорением доменов).
3)При помещении ферромагнетика в постоянное магнитное поле наблюдаем увеличение амплитуды ЭДС индукции в поле акустической волны в ферромагнетике, т.е. с ростом внешнего постоянного магнитного поля ЭДС индукции растет. Данный эффект обусловлен ростом намагниченности ферромагнетика во внешнем магнитном поле.
4) На основе эксперимента разработана лабораторная работа и методические указания.
Список использованных источников
Савельева, И.В. Курс общей физики. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика : [Текст] учебник для студентов вузов / Москва; под общ.ред. Савельева И.В. Москва: Наука, 1982. Т.2.-1982.- 496 с. :ил.
Уэрт, Ч. Физика твердого тела [Текст]: учебник/Ч. Уэрт, Р. Томсон; пер. с англ. А. С. Пахомова, Б. Д. Сумма.- Москва: Мир, 1968.-558 с.: ил.
Злобин, В.А. Ферритовые материалы [Текст]: учебник/ В.А. Злобин, В. А. Андреев, Ю. С. Звороно. - Ленинград: Энергия, 1970.-112с.: ил.
Ультразвук. Маленькая энциклопедия [Текст]/ред.: И. П. Голямина.- Москва: Советская энциклопедия, 1979. – 400с.: ил.
Бозорт Р. Ферромагнетизм.— М.: Изд-во иностр. лит., 1956. - 784 с.:ил.
Гольдштейн Ю. Б. Основы механики твердого деформируемого тела: Учеб. пособие/ Ю. Б. Гольдштейн; ПетрГУ. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2005. – 872 с.
Кошелев А.И. Механика деформируемого твердого тела: Электронный учебник/. Кошелев А.И., Нарбут М.А. - СПб.: С-Петерб. гос. ун-т, 2005. - 287 с.
Елисеев В. В. Механика деформируемого твёрдого тела- СПб.: С-Петерб. гос. ун-т, 2006 г., 231 с.
Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов/Н.Н. Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров; Под общ. ред. Н.Н. Евтихиева. — М.: Энергоатомиздат, 1990.
Павлов П. В. Физика твердого тела [Текст]: учебник/ П. В. Павлов, А. Ф. Хохлов.- Москва: Высшая школа, 2000.- 494 с.: ил.