Контрольные вопросы

1. Дайте классификацию приборов по назначению и устройству

2. Дайте характеристику прибора по обозначениям на его шкале (класс точности прибора, система прибора и т.д.).

3. Как включаются в цепь при измерениях или проверке амперметр или вольтметр?

4. Что такое поправка?

5. Как определяются соответствие технического электроизмерительного прибора, классу, обозначенному на его шакале?

Литература

1. Кортнев А.В. Практикум по физике. /Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Кузнецов А.М.: – М: Высшая школа, 1963. – 516с.

2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 478с.

3. Конспект лекции.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

Определение точки Кюри

Цель работы: 1.Изучить свойства ферромагнетиков и зависимость их от температуры.

2.Вычислить погрешность измерения.

Приборы и принадлежности: Печь, образцы, милливольтметры, источник питания,

термопара.

Краткая теория

Все вещества в магнитном отношении делятся на диамагнетики, парамагнетики и магнетики с упорядоченной магнитной структурой – ферро–, антиферро– и ферримагнетики.

Ферромагнетики – вещества, способные намагничиваться очень сильно, внешнее поле в таких веществах может в 10² – 10⁶ раз превышать внешнее магнитное поле.

Ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, сплавы и соединения этих элементов, некоторые сплавы и соединения Mn и Cr с неферромагнитными элементами.

Ферромагнетики, кроме способности сильно намагничиваться, обладают рядом свойств, существенно отличающих их от других магнетиков.

1. Зависимость намагниченности J, а, следовательно, и индукции результирующего поля B от намагничивающего внешнего поля B₀ в ферромагнетиках нелинейная.

2. Намагниченность ферромагнетика определяется не только существующим внешним магнитным полем, но и предысторией намагничивания (магнитный гистерезис).

3. При некоторой температуре, называемой точкой Кюри, ферромагнетики утрачивают свои особые свойства. При температуре выше точки Кюри ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик.

Вещества, в которых магнитные моменты соседних атомов антипараллельны, но не одинаковы по абсолютной величине, называются ферримагнетиками. Ферримагнетиками являются ферриты представляющие собой твердые растворы, состоящие из окиси железа (Fe₂O₃) и окислов одного или нескольких металлов (Mn, Co, Cu, Zn, Ni).

Метод определения точки Кюри

Для определения точки Кюри в данной работе применяется установка, принципиальная схема которой приведена на рис.1.

рис.1

В печь 1 помещается исследуемый образец 2, который нагревается спиралью 3. При протекании переменного тока через спираль во вторичной обмотке 4 наводится ЭДС электромагнитной индукции, которая регистрируется с помощью милливольтметра 5. Первичная обмотка отделена от вторичной обмотки слоем теплоизолирующего материала. Температура образца измеряется термопарой 6, в цепь который включен милливольтметр 7. При достижении температуры Кюри магнитные свойства образца изменяются, вследствие чего ЭДС индукции во вторичной обмотке резко падает, что отмечается милливольтметром 5. Причина такого изменения ЭДС заключается в следующем. Нагревательная спираль обладает как индуктивным X_L, так и активным сопротивлением R. Поэтому принципиальную схему прибора можно представить, как показано на рис.2.

рис.2

Коэффициент самоиндукции первичной обмотки зависит от её параметров и материала сердечника. Напряжение на первичной обмотке равно:

,

где – падение напряжения на активном сопротивлении обмотки.

–падение напряжения на чисто индуктивном сопротивлении, численно равное ЭДС индукции, возникающей в первичной цепи.

Таким образом, ЭДС индукции равна:

С другой стороны ,

где – магнитный поток, проходящий черезN₁ витков первичной обмотки равный:

где – магнитный поток, проходящий через один виток.

Такой же магнитный поток пронизывает каждый виток вторичной обмотки. Общий поток, проходящий черезN₂ витков вторичной обмотки, равен:

.

ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках равны соответственно:

,

откуда:

или .

Из последней формулы следует, что при U₁=I₁R₁, ЭДС индукции во вторичной обмотке равна нулю. Равенство U₁=I₁R₁ выполняется лишь в том случае, когда индуктивное сопротивление в первичной катушке равно нулю. Когда температура образца достигает точки Кюри, коэффициент самоиндукции, а, следовательно, и индуктивное сопротивление первичной обмотки резко уменьшается. Поэтому , значит, ток во вторичной обмотке отсутствует. На этом основано определение точки Кюри ферромагнетика.