1. Исследование магнитострикции
Между пластиной П и поверхностью постоянного магнита М помещена игла, на конце которой укреплено зеркальце. Диаметр иглы равен 0,2 мм. Магнит притягивает пластину, так что игла оказывается прочно зажатой. При удлинении проволоки игла поворачивается, и измерение удлинений производится при помощи зайчика, отбрасываемого от зеркальца на вертикальную шкалу.
Удлинение проволоки в продольном магнитном поле не зависит, конечно, от направления намагничения. Функция I = I (J) содержит поэтому лишь четные степени J (I — длина проволоки, J — ее намагничение).
Величина магнитострикции резко зависит от начального состояния проволоки. Представим себе, например, что у доменов, из которых состоит проволока, все векторы намагничения направлены вдоль оси проволоки — у одних доменов вверх, а у других — вниз. Хотя такая проволока будет казаться наблюдателю ненамагниченной, магнитострикция в ней близка к максимальной. При наложении внешнего поля все векторы намагничения ориентируются в одном направлении; при этом, однако, практически никакого изменения длины не произойдет.
Магнитострикцию проволоки можно наблюдать в полной мере лишь в том случае, если все пространственные направления намагничения доменов в начальном состоянии равновероятны. Проще всего приблизиться к такому состоянию, нагревая проволоку выше температуры Кюри. Нагрев и охлаждение проволоки должны проводиться без нагрузки, так как натяжение может привести к преимущественной ориентации (текстуре) доменов вдоль оси проволоки. Размагничивание проволоки осуществляется путем пропускания через нее электрического тока. Для этого с помощью ключа Ki подключают к ее концам напряжение с низковольтного трансформатора (рис. 160). Сила тока регулируется вариаком В. При отжиге необходимо учитывать, что температура Кюри никеля около 360°, а железа — около 770 °С, поэтому железную проволоку следует отжигать до ярко-красного каления. После отжига охлаждение проволоки производится потоком воздуха, отбираемого из воздушной магистрали. Измерение магнитострикции можно производить лишь после того, как температура проволоки опустится до комнатной и зайчик перестанет передвигаться по шкале.
Из сказанного ясно, что результат измерений зависит не только от величины Я, но и от истории образца. Магнитное поле во время опыта следует поэтому изменять в одну сторону. При всяком нарушении монотонности проволока должна быть вновь отожжена, а опыт повторен.
Измерения. Во время измерений сначала выводите высокоомный реостат гь а затем — низкоомный г2. Особенно внимательно производите измерения в области небольших полей. После того как измерения для одного направления Н закончены, вновь размаг
нитьте образец, переключите рубильник /С2 и проделайте измерения при противоположном направлении поля. Дойдя до максимальных полей, исследуйте удлинение проволоки при уменьшении тока. При этом должен наблюдаться характерный для ферромагнетиков гистерезис. Измерения при больших напряженностях следует производить быстро, так как нагрев соленоида может вызывать температурное удлинение проволоки.
Произведите измерения на двух образцах — железном и никелевом — при разных нагрузках. Представьте результаты опыта в виде графиков. Постоянная соленоида указана на установке.