Электр және магнетизм пәНӘнен зертханалық ЖӘне студиялық сабақтарды орындаудың НҰСҚаулығЫ
жүктеу/скачать 1,44 Mb.
|
Электр және магнетизм пәнінен лабораториялық жұмыстар (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Теориядан қысқаша мағлұматтар
| Лабораториялық жұмыс №10.
ОСЦИЛОГРАФТЫҢ КӨМЕГІМЕН МАГНИТТЕЛУ ҚИСЫҚ СЫЗЫҒЫН ЖӘНЕ ГЕСТЕРЕЗИС ТҰЗАҒЫН САЛУ Құралдар мен жабдықтар: темір өзекшесі бар тороидтық катушка, осцилограф, кедергілер, конденсатор, ЛАТР. Жұмыстың мақсаты: осцилографтың жұмысымен танысу, гестерезис құбылысын зерттеу және үлгіні қайыра магниттеуге жұмсалған жылудың шығынын есептеу. Теориядан қысқаша мағлұматтар Кез-келген зат магнетик болып табылады, яғни магнит өрісінің әсерінен магниттеледі. Атомдар және молекула құрамындағы электрондардың қозғалысы нәтижесінде пайда болған микроток өзінің магнит өрісін туғызады. Бұл микротоктар (өткізгіштік ток) макротоктар туғызған магнит өрісінің маңында бұрыла алады. Сонымен, егер магнетикті индукциясы болатын вакуумдағы біртекті магнит өрісіне орналастырса, онда магнетик ішіндегі магнит өрісінің индукциясы мынадай векторлық қосындымен өрнектеледі: (1) мұндағы - магниттеуші өрісте орналасқан магнетиктің молекулалық магниттік моменттерінің бағдарлауы нәтижесінде пайда болған меншікті магнит өрісінің индукциясы. Магнетиктердің магниттелуі сандық тұрғыдан магнетиктің бірлік көлеміндегі магниттік моментін анықтайтын векторлық шама – магниттелу интенсивтігімен сипатталады: (2) мұндағы - жеке молекулалардың магниттік моменті, n – берілген көлемдегі молекулалар саны. Магнетиктің меншікті магнит өрісі индукциясының векторы ( ) –мен магниттелу интенсивтілігі векторы ( ) арасындағы байланыс былай өрнектеледі: . Онда (1) теңдігінен келесі өрнекті табамыз: (3) немесе . Магниттік қасиеті көмескі заттар үшін векторы өріс кернеулігіне пропорционал болады: (4) мұндағы - магниттік өткірлік деп аталатын өлшемсіз шама, (3) және (4) өрнектерінен (5) деп жазуға болады. Өлшемсіз шама заттың салыстырмалы магниттік өтімділігі деп аталады. Енді (5) формуладағы өрнегінің орнына магниттік өтімділікті қойып, мынаны табамыз: (6) (3), (4) және (5) формулалар нөлден өзгеше магнит өрісі бар, кеңістікті түгел толтырып тұрған, біртекті магнетик үшін ғана дұрыс. Кез келген магнетик үшін, өріс үшін жалпы формула беруге болады. Әрбір нақтылы жағдайда барлық молекулалық токтарды ескере отырып есептелінеді. Қосымша өрістің индукциясы ( ) сыртқы өріс индукциясы бағытына қарсы да (диамагниттік денелер), онымен бағыттас та (парамагниттік денелер) бола алады. Вакуум үшін және сол сияқты жуықтап ауа үшін өтімділік диа- және парамагнетиктер үшін өте кіші (шамамен 10-4-10-6), ал бірге қарайлас шама болады. Олар әлсіз магнитті заттарға жатады. Әлсіз магнитті заттармен қатар күшті магнитті заттар – ферромагнетиктер де кездеседі. Олардың ішкі (меншікті) магнит өрісі, осы өрісті туғызған сыртқы магнит өрісімен жүздеген, мыңдаған есе артық болып келеді. Ферромагнитті заттарға темір, кобальт, никель, гадолиний, кейбір қорытпалар мен химиялық қосылыстар жатады. Соңғы кезде ғылым мен техникада ферриттер деп аталатын жартылай өткізгішті ферромагниттер кең қолданыс таба бастады. Кристалл күйіндегі ферриттердің бәрінің де ферромагниттік қасиеті болады. Ферромагниттердің магниттік өткірлігі ( ) мен салыстырмалы магниттік өтімділігінің ( ) мәндері бірнеше жүзден ондаған мыңға дейін жетеді. Мысалы, темір үшін =5000; кремнилі темір үшін – 10000, ал супермаллай қорытпасы үшін – 800000. Ферромагниттердің диа- және парамагнетиктерден ең басты айырмашылығы , арасындағы байланыс сызықтық тәуелділіктен әлдеқайда күрделі болады. А.С.Столетов -тың артуына қарай әуелі тез өсіп, соңынан баяулап, ақырында өріс кернеулігіне тәуелді болудан қалатындығын, яғни магниттік қанығу басталатынын анықтаған. мен арасындағы мұндай тәуелділік (48-сурет) ферромагнетиктердің қанығуына дейін, оның ішінде өз бетімен магниттелген жеке макроскопиялық аймақтардың–домендердің болуымен түсіндіріледі. Сыртқы магнит өрісі жоқта ретсіз бағдарланып орналасқан жеке домендердің магниттік моменттері бірін-бірі бейтараптандырады да, ферромагнит магниттелмеген болып шығады. Әлсіз сыртқы магнит өрісінің өзі-ақ -ды тез арттырады. Себебі, онда жеке атомдардың магниттік моменттері емес, өз бетімен магниттелген тұтас аймақтар бағдарланады. Домендердің магниттік моменттері өріс бағыты бойынша бағдарланғаннан кейін, -дың одан әрі артуы тоқталады да, магниттік қанығу басталады. 48-сурет. Ферромагниттердің басты ерекшеліктерінің бірі мен арасындағы байланыс диа және парамагнетиктердегідей сызықты тәуелділікпен өрнектелмейді. Аса күрделі бұл тәуелділіктің табиғатын А.Г.Столетов ашты. Алғашқы кезде артқан сайын әуелі тез өседі де, сәлден соң баяулап, соңынан өріс кернеулігіне тәуелді болудан қалады. Басқаша айтқанда, магниттік қанығу басталады. (6) және (3) формулаларынан келесі өрнекті табамыз: (7) (7) өрнегін талдап, болғанда, -тың өсуіне қарай болатынын анықтаймыз. Шамасы мен бағыты айнымалы сыртқы магнит өрісіндегі ферромагнетиктің магниттелу құбылысын зерттей келе А.Г.Столетов сыртқы өрістің әсері тоқтағаннан кейін де, оның магниттік қасиеті сақталатынын байқады. Егер магнит өрісіне орналасқан, магниттелмеген ферромагниттік үлгіні өріс индукциясын 0-ден -ге дейін арттырып магниттесе, онда -ның -ге тәуелділігі ОА қисық сызығымен (49-сурет) кескінделеді. -ді одан әрі арттырғанда, магниттелу қисық сызығы жатыңқылау болады. Өйткені, іс жүзінде шамасы өзгермейді. тек -дың есесінен ғана артады. 49-сурет
Магнит индукциясы 0-ге дейін кеміткенде магниттелу қисық сызығы АО-мен беттеспей, АС бойымен кетеді. Қалдық магниттелу деп аталатын В=ОС шамасы ферромагнетиктің сипаттамасы болып табылады. Ферромагнетиктің магниттелу процесінің сыртқы магнит өрісі кернеулігінен қалып қою құбылысы (кешігуі) гестерезис деп аталады. Қалдық магниттелуді анықтау үшін индукциясының бағыты мен шамасын өзгерту керек. ОК шамасы кешіктіруші немесе коэрцитивтік күш деп аталатын ферромагнетиктің басқа бір сипаттамасы болып табылады. Әр түрлі ферромагнетиктер үшін оның мәні өте кең аралықта өзгереді. Коэрцитивтік күш үлкен ферромагнетиктердің гестерезис тұзағы жалпақ болады да, оларды “қатты” ферромагнетиктер деп атайды. Олардан тұрақты магниттер жасалады. Коэрцитивтік күші аз, немесе гестерезис тұзағы жіңішке “жұмсақ” магниттік материалдар трансформатор өзекшесін жасау үшін пайдаланылады. Өрістің магнит индукциясын одан әрі арттырғанда, қайтадан қанығу (А/) басталады.
жүктеу/скачать 1,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|