• 5

Работа 53. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКА С ПОМОЩЬЮ МАГНИТОМЕТРА

Принадлежности: магнитометр, осветитель со шкалой, шгатино-платиноро- диевая термопара, милливольтметр, градуированный по температуре, ампер­метр постоянного тока, миллиамперметр, трансформатор 220/12В, вариак, ак­кумуляторные батареи на 12 и 18 В.

Основные магнитные свойства ферромагнетиков — способность сильно намагничиваться в слабых полях, большая величина fx, нелинейная зависимость В от Я и заметно выраженный гистерезис связаны с наличием самопроизвольного намагничивания. Само­произвольное намагничивание может появиться только при не слишком высоких температурах. Температура, при которой ферро­магнитные свойства материала исчезают, называется точкой Кюри.

В настоящей работе исследуется зависимость намагничения от температуры и определяются точки Кюри никеля, железа и пер­маллоя. Опыты производятся с образцами, намагниченными до насыщения.

Описание установки. Схема устройства магнитометра и схема его электрического питания изображены на рис. 157.

Небольшая магнитная стрелка подвешена на длинной тонкой нити и расположена в точке р; с ней жестко скреплены зеркальце и демпфер. Упругий момент нити настолько мал, что его можно не учитывать; равновесие стрелки, таким образом, целиком опре­деляется магнитными силами.

 

ной установки (вид сверху).

По обе стороны от стрелки торцами к ней симметрично распо­ложены две катушки Lx и L2. Общая ось катушек 00' устанавлива­ется перпендикулярно направлению земного магнитного поля Н{). Катушки соединеяы последовательно и включены таким образом, что их магнитные поля направлены навстречу друг другу, а их действия на магнитную стрелку взаимно компенсируются. Если теперь внести в катушку Ь2 ферромагнитный образец, то он создает ничем не скомпенсированное дополнительное магнитное поле. Под действием этого поля стрелка поворачивается на некоторый угол а, измерив который нетрудно рассчитать напряженность поля, создаваемого образцом в точке р. Действительно, в этом случае на стрелку одновременно действуют поле земли Н0 и перпендикуляр­ное к нему поле образца Нх (рис. 158). Стрелка устанавливается

по равнодействующей этих полей

tgct = H1/H().

(1)

 

Величина Н0 может быть определена на этой же установке по воз действию на стрелку тока, пропускаемого через круговые витки L3 (см. работу 39).

Найдем зависимость между намагничен­ностью образца J и полем Н1у которое соз­дается им на расстоянии х0 от центра образца.

Применяемые в работе образцы имеют фор­му цилиндров, длинй которых 2а много боль­ше диаметра 2г. В этом случае с достаточной точностью можно считать, что образец по все­му объему намагничивается однородно. Рас­считаем поле однородно намагниченного об­разца в точках, расположенных на продолжении его оси. Напряжен­ность поля, создаваемого элементарным магнитным диполем, равна, как известно,

и- ш     т

где М — магнитный момент диполя, a R — его расстояние до рас­сматриваемой точки. Выделим в образце элемент длиной dx (рис. 159). По определению магнитный момент элементарного диполя dM ра­вен J dvy где dv — объем диполя. Поле этого элемента равно, сле­довательно,

Рис. 158. Сложение полей Нх и Я0.

 

+ CL

 

 

 

 

 

Vjt

 

 

dHx

Р _.

_ 2dM " 4nR* 2J dv

2Jnr2 dx

-x)3'

(3)

4л (x0 — x)3 4л (x0 -

(3), находим поле

Рис. 159. К расчету напряженности магнитного поля цилиндрического об­разца.

Интегрируя образца

Нг

\dHL

Jr-ax„

 

(4)

Формулы (1) и (4) позволяют найти намагниченность образца по углу поворота а:

г           ^о tg а — а2)2

J-         Шь       '

В работе исследуется зависимость намагничения от температуры. Нагревание образца производится печью, находящейся внутри ка­тушки L2 (на рис. 157 печь изображена вне катушки). Обмотка печи выполнена бифилярно и поэтому не влияет на намагниче­ние образца. Печь питается от понижающего трансформатора.

Регулировка температуры производится с помощью вариака В. Температура измеряется термопарой, помещенной внутри печи в непосредственной близости к образцу.

Измерения. Расположите катушки Lx и L2 так, чтобы их ось 00' (рис. 157) была перпендикулярна оси магнитной стрелки. После установки оси катушек пропустите ток через катушки Lx и L2 и скомпенсируйте их действие на магнитную стрелку. Компен­сация достигается путем перемещения одной из катушек вдоль ее оси.

Вставьте никелевый образец в катушку с печью и намагнитьте его до насыщения, постепенно увеличивая ток /. При насыщении по­ворот стрелки (положение отраженного зайчика) перестает зависеть от величины подмагничивающего тока. Не выключая тока, выньте образец и снова проверьте, хорошо ли скомпенсировано действие катушек на магнитную стрелку.

Вставьте образец внутрь катушки L2, закройте отверстие печи асбестовой втулкой и медленно нагрейте образец, последовательно от­мечая температуру и отклонение светового зайчика. После перехода через точку Кюри произведите те же измерения при остывании образца.

Повторите измерения для образцов из пермаллоя и железа.

Измерьте напряженность магнитного поля, действующего на маг­нитную стрелку.

Постройте графики зависимости J = / (Т) для всех трех об­разцов и определите соответствующие температуры Кюри. Раз­меры г и а определяются штангенциркулем, расстояние х0 — ли­нейкой.

Параметры намагничивающей катушки указаны на установке.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я