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.