- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
Цель работы: определить температуру, выше которой образец теряет ферромагнитные свойства.
Теория метода
Ферромагнетики - кристаллические вещества с большой величиной относительной магнитной проницаемости . Ферромагнитными свойствами обладают: железо, никель, кобальт, многие их сплавы, а также некоторые сплавы на основе марганца, платины. Высокие магнитные свойства ферромагнетиков обусловлены тем, что они состоят из произвольно намагниченных доменов, размеры которых ~ 0,01 мм, они содержат до 1022 атомов. Каждый домен намагничен вдоль одного из кристаллографических направлений легкого намагничивания.
В не намагниченном кристалле домены ориентированы так, что их магнитные моменты взаимно компенсируют друг друга (рис. 1а) и результирующий магнитный момент равен нулю. Внешнее магнитное поле вызывает перемещение границ доменов. Домены с ориентацией совпадающей с направлением поля расширяются, за счет доменов, имеющих другую ориентацию (рис. 1б, в). В сильном внешнем магнитном поле все магнитные моменты ориентированы вдоль поля (рис. 1г) и ферромагнетик намагничен до насыщения.
Границы доменов и их перестройку наблюдают в микроскоп, нанося на отполированный ферромагнетик суспензию магнитного порошка, частицы которого собираются по границам доменов, очерчивая их.
Теория, объясняющая природу ферромагнетизма, базируется на том, что ферромагнетизм присущ кристаллам тех элементов, у которых: а) в атомах имеются внутренние незаполненные электронные слои; б) отношение диаметра атома в решетке к диаметру незаполненного слоя больше 1,5. Ферромагнетизм имеет спиновую природу. Например, в атоме железа, в незаполненном З -слое находятся 6 электронов. Причем 5 из них имеют параллельно направленные спины, а у шестого - спин анти параллельный. В результате атом железа имеет большой магнитный момент за счет четырех не скомпенсированных спинов. То же самое имеется и в других атомах с незаполненными внутренними слоями (Ni, Со, Мn — З слой, Pt - 5 — слой).
В каждом домене магнитные моменты всех атомов располагаются параллельно друг другу. Такая ориентация энергетически более выгодна, чем анти параллельная, но только при условии, что > 1,5. В железе = 1,63, а марганец и платина не обладают ферромагнитными свойствами из-за неблагоприятного соотношения < 1,5. Но в некоторых сплавах марганца или платины под воздействием других атомов соотношение, становится больше 1,5 и тогда сплав становится ферромагнитным.
Действующие в ферромагнетике квантово механические «обменные» силы сохраняют домены, противостоят разупорядочивающему тепловому колебанию атомов при обычных температурах. Если же температура достигнет такого значения, что тепловое движение разрушит домены, то ферромагнитные свойства исчезнут. Такая температура называется точкой Кюри (например, у железа - 770о С, инварного сплава (Fe + 78 % Ni) - 200 °С. При переходе через точку Кюри наблюдается резкий скачок магнитной проницаемости от значений (ферромагнетик) до (парамагнетик). При охлаждении ниже точки Кюри доменная структура образуется снова.
Переход "ферромагнетик парамагнетик" является фазовым переходом второго рода: поглощения или выделения теплоты не происходит. Однако при фазовом переходе второго рода скачкообразно меняются такие параметры вещества, как теплоемкость магнитная восприимчивость. Этим объясняется, почему в данной лабораторной работе с ростом температуры, увеличивается ЭДС индукции во вторичной обмотке, что фиксируют показания амперметра по изменению величины силы тока в цепи. А после прохождения точки Кюри магнитная восприимчивость не обращается в нуль скачкообразно, а плавно снижается с большим коэффициентом наклона.