Теория лабораторной работы. Для определения точки Кюри применяется установка, принципиальная схема которой

Для определения точки Кюри применяется установка, принципиальная схема которой приведена на рис. 9.

В печь (1) помещается исследуемый образец (2), который нагревается спиралью (3). При протекании переменного тока через спираль индуктируется ток во вторичной обмотке (4). Этот ток регистрируется микроамперметром. Первичная обмотка отделена от вторичной слоем теплоизолирующего материала. Температура образца измеряется термопарой.

При достижении температуры Кюри магнитные свойства вещества меняются, вследствие чего ЭДС индукции во второй обмотке резко падает, что отмечается микроамперметром.

Рис. 10.

Рис. 9.

Нагревательная спираль 1 обладает как индуктивным, так и омическим сопротивлением. Поэтому принципиальную схему прибора можно представить, как это показано на рис. 10. Коэффициент самоиндукции первичной обмотки зависит от ее параметров и материала сердечника.

Напряжение на первичной обмотке равно:

, (1)

где , – падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки; – падение напряжения на чисто индуктивном сопротивлении, числено равное ЭДС индукции, возникающей в первичной цепи.

Из уравнения (1):

. (2)

возникает за счет изменения магнитного потока через витки обмотки. Если Ф – магнитный поток, проходящий через все витков первичной обмотки, то имеем , где – поток магнитной индукции через один виток, – число витков первичной обмотки, – магнитный поток через витков.

ЭДС во вторичной обмотке равна:

. (3)

С учетом (2) уравнение (3) можно записать:

(4)

Из данной формулы следует, что при ЭДС индукции во вторичной обмотке равна 0. Равенство выполняется лишь в том случае, когда индуктивное сопротивление в цепи первичной катушки равно 0. Если температура образца достигает точки Кюри, то коэффициент самоиндукции, а, следовательно, и индуктивное сопротивление первичной обмотки резко падает и практически становится равным 0. Поэтому можно считать , и ток во вторичной обмотке очень мал. На этом основано определение точки Кюри ферромагнетиков.

Рис. 11.

ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1.

Рис. 12.

В работе используется установка, изображенная на (рис. 11).

2. Включают ток, секундомер и через каждую минуту снимают показания по шкале микроамперметра, включенного во вторичную обмотку, и милливольтметра, отградуированного по шкале температур °С.

_3. Данные заносятся в таблицу. По полученным данным строят графики, как показано на рис. 12.

_4. По оси откладывают показания секундомера. По оси в, положительном направлении откладывают показания микроамперметра. По оси в отрицательном направлении откладывают температуру. Для определения температуры Кюри из точки перегиба (т. А) проводят пунктирную прямую до пересечения с градуировочным графиком термопары (т. В). Ордината точки даст значение температуры Кюри. В данной работе величина , .

Таблица

 

5. Проанализировать результаты, сделать вывод.

Окончательный результат: __________

Контрольные вопросы

1. Какие вещества называются магнетиками?

2. В чём заключается причина намагничивания веществ по гипотезе Ампера?

3. Чему равно результирующее магнитное поле магнетика (в соответствии с принципом суперпозиции магнитных полей)?

4. Перечислите существующие виды магнетиков?

5. Какие вещества называются ферромагнетиками?

6. Напишите формулу связи относительной магнитной проницаемости среды с магнитной восприимчивостью.

7. Укажите значения, которые могут принимать относительная магнитная проницаемость среды и магнитная восприимчивость у диамагнетиков, парамагнетиков и ферромагнетиков.

8. Что называется намагниченностью магнетика? Единица измерения намагниченности?

9. Что называется точкой Кюри? К какому типу фазовых переходов (I или II рода) относится рассматриваемый переход? Какие изменения происходят в магнетике при таком фазовом переходе?

10. Объясните закон Кюри-Вейца.

11. Дайте краткое объяснение устройства и принципа действия используемой в работе установки.

Литература

1. Майсова Н.Н. Практикум по курсу физики.- М.: Высш. школа, 1970.

2. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982. Т.1.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Механика. М.: Наука, 1979.

4. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. школа, 1985.

5. Хайкин С.Э. Физические основы механики.- М.: Наука, 1971

6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985.