![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Ферромагнетика от абсолютной температуры Т
Ниже приведены значения точки Кюри для некоторых ферромагнитных веществ – чистых металлов:
Схема установки для определения точки Кюри изображена на рис. 3. Установка представляет собой трансформатор Тр2 с ферромагнитным сердечником. Его первичная обмотка W1 через другой, понижающий трансформатор Тр1 подключена к сети переменного тока 220 В через тумблер П1 («Питание»). С помощью обмотки W1 – «Обмотка возбуждения» - в сердечнике создается переменный магнитный поток Ф, изменяющийся по гармоническому закону. В цепь вторичной обмотки W2 включен прибор Пр2, по показаниям которого можно судить о магнитном состоянии материала сердечника. В используемом трансформаторе часть сердечника вырезана и в место разрыва вмонтирована электропечь 3, в которой размещают исследуемый образец 1 из ферромагнитного материала. Печь питается постоянным током, чтобы не оказывать влияния на величину э.д.с. во вторичной обмотке. Для этого используется выпрямительный блок 2. Мощность печи регулируется реостатом 4 (ручка «Температура»), что позволяет добиваться стабильного теплового режима образца. Температура образца измеряется термопарой 5, подсоединенной к прибору Пр1. Пока образец находиться в ферромагнитном состоянии, он замыкает магнитную цепь сердечника. При нагревании образца до температур, превышающих точку Кюри, его магнитная проницаемость уменьшается на несколько порядков. Так же сильно уменьшается и магнитный поток через сердечник. Магнитная цепь разрывается. Рис. 3. Схема лабораторной установки: Тр1 – понижающий трансформатор, Тр2 – основной трансформатор, W1 и W2 – обмотки основного трансформатора
Действительно, если замкнутый магнитный контур состоит из двух частей с разными магнитными свойствами, то величина магнитного потока Ф определяется выражением:
(1) где Li, si и μ i – значения длины, площади поперечного сечения и магнитной проницаемости ненагреваемой (i = 1) и нагреваемой (i = 2) частей сердечника трансформатора; I и N – сила тока и число витков в обмотке возбуждения; μ 0 – магнитная постоянная. Из формулы (1) следует: 1) если L2 = 0, то магнитный поток имеет значение Ф = Ф1 = INμ 0μ 1s1/L1 2) если L2 – величина того же порядка, что и L1, s1 ≈ s2, но μ 2 < < μ 1, то Ф = Ф2 ≈ INμ 0μ 2s2/L2. Сравнивая потоки Ф1 и Ф2, получим, что Ф2/Ф1 ≈ (μ 2L1) / (μ 1L2) ~ μ 2/μ 1, то есть Ф2< < Ф1. Метод определения точки Кюри основан на зависимости э.д.с. индукции во вторичной обмотке трансформатора от магнитного состояния сердечника, а именно, той его части, которой является образец из ферромагнитного вещества. Согласно закону Фарадея, э.д.с. электромагнитной индукции ε i пропорциональна скорости изменения магнитного потока: ε i = -dФ/dt (2) В случае переменного тока I = I0cosω t изменение магнитного потока во времени также удовлетворяет гармоническому закону, поскольку согласно формуле (1) Ф ~ I. Тогда магнитный поток можно представить как Ф = Ф0cosω t и dФ/dt = -Ф0ω sinω t. Теперь из формулы (2) следует:
ε i = Ф0ω sinω t (3) Таким образом, амплитуда Ф0ω э.д.с. индукции ε i во вторичной обмотке W2 трансформатора Тр2 пропорциональна амплитуде магнитного потока Ф0 в сердечнике. Это свойство трансформатора и используется в установке для определения точки Кюри. Если из-за изменения магнитных свойств сердечника уменьшается амплитуда магнитного потока, то уменьшается также и значение э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора. В лабораторной работе находят зависимость напряжения U2 на вторичной обмотке W2 трансформатора от температуры исследуемого образца. Ток, пропорциональный этому напряжению, измеряется прибором Пр2. Температуру образца t определяют с помощью термопары, э.д.с. которой U1 измеряется цифровым милливольтметром (Пр1). Связь между значениями U1 и температурой t дается соотношением
t (˚ C) = tк + κ U1 (4) где коэффициент пропорциональности κ = 24, 4 град/мВ; tк – комнатная температура, ˚ С; U1 – показания прибора Пр1 в мВ.
|