Главная | Обратная связь

Техника безопасности

 

1. Лабораторная установка питается от сети 220 В.

2. При пользовании реостатом движок перемещают, берясь только за его диэлектрическую рукоятку.

3. Не следует допускать перегрев катушек, т.е. измерения надо проводить при кратковременном замыкании цепи.

 

Вопросы допускного контроля

 

1. Амперметр и вольтметр в этой работе показывают.

а) средние значения электрических величин;

б) действующие значения;

в) амплитудные значения.

2. При переменном токе активную мощность вычисляют по формуле...

а) ; б) ; в) .

3. Если у вольтметра номинальное напряжение равно 250 В, а на шкале 100 делений, то цена деления равна...

а) 0,4 дел./В;

б)0,25 В/дел.;

в) 250:100 = 0,25 В/дел..

4. Чем больше , тем...

а) он больше приближается к единице;

б) сильнее сдвинуты по фазе синусоиды напряжения и силы тока;

в) рациональнее превращение электрической энергии в дру­гие виды.

5. Какая линия графика соответствует зависимости индуктивно­го сопротивления от частоты переменного тока?

а) первая.

б) вторая.

в) третья.

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте определение эффективного значения переменного тока. Полностью сделайте нужные математические расчеты.

2. Постройте четыре векторных диаграммы: 1) для цепи с ак­тивным сопротивлением R; 2) для цепи с индуктивным сопротив­лением ; 3) для цепи с параллельным соединением сопротивлений R, X_L, X_C.

3. Имеются резистор с сопротивлением 10 Ом, катушка с индук­тивностью 0,1 Гн и конденсатор емкостью 10 мкФ. Вычислите импеданс нагрузки при последовательном и параллельном их включении при частоте 1 кГц.

4. Как устроен электродинамический ваттметр? Как объяснить, что он показывает активную мощность переменного тока ?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКА

 

Цель работы: определить температуру, выше которой образец те­ряет ферромагнитные свойства.

 

Теория метода

 

Ферромагнетики - кристаллические вещества с большой величиной относительной магнитной проницаемости . Ферромагнитными свойствами обладают: железо, никель, ко­бальт, многие их сплавы, а также некоторые сплавы на основе марганца, платины. Высокие магнитные свойства ферромагнети­ков обусловлены тем, что они состоят из произвольно намагни­ченных доменов, размеры которых ~ 0,01 мм, они содержат до 10²² атомов. Каждый домен намагничен вдоль одного из кристалло­графических направлений легкого намагничивания.

В не намагниченном кристалле домены ориентированы так, что их магнитные моменты взаимно компенсируют друг друга (рис. 1а) и результирующий магнитный момент равен нулю. Внешнее магнитное поле вызывает перемещение границ доменов. Домены с ориентацией совпадающей с направлением поля расши­ряются, за счет доменов, имеющих другую ориентацию (рис. 1б, в). В сильном внешнем магнитном поле все магнитные моменты ориентированы вдоль поля (рис. 1г) и ферромагнетик намагничен до насыщения.

Границы доменов и их перестройку наблюдают в микро­скоп, нанося на отполированный ферромагнетик суспензию магнитного порошка, частицы которого собираются по границам до­менов, очерчивая их.

Теория, объясняющая природу ферромагнетизма, базирует­ся на том, что ферромагнетизм присущ кристаллам тех элемен­тов, у которых: а) в атомах имеются внутренние незаполненные электронные слои; б) отношение диаметра атома в решетке к диаметру незаполненного слоя больше 1,5. Ферромагнетизм имеет спиновую природу. Например, в атоме железа, в незапол­ненном З -слое находятся 6 электронов. Причем 5 из них имеют параллельно направленные спины, а у шестого - спин анти параллельный. В результате атом железа имеет большой магнитный мо­мент за счет четырех не скомпенсированных спинов. То же самое имеется и в других атомах с незаполненными внутренними слоя­ми (Ni, Со, Мn — З слой, Pt - 5 — слой).

В каждом домене магнитные моменты всех атомов распо­лагаются параллельно друг другу. Такая ориентация энергетиче­ски более выгодна, чем анти параллельная, но только при усло­вии, что > 1,5. В железе = 1,63, а марганец и платина не обладают ферромагнитными свойствами из-за неблагоприятного соотношения < 1,5. Но в некоторых сплавах марганца или платины под воздействием других атомов соотношение, ста­новится больше 1,5 и тогда сплав становится ферромагнитным.

Действующие в ферромагнетике квантово механические «обменные» силы сохраняют домены, противостоят разупорядочивающему тепловому колебанию атомов при обычных темпера­турах. Если же температура достигнет такого значения, что теп­ловое движение разрушит домены, то ферромагнитные свойства исчезнут. Такая температура называется точкой Кюри (например, у железа - 770^о С, инварного сплава (Fe + 78 % Ni) - 200 °С. При переходе через точку Кюри наблюдается резкий скачок магнитной проницаемости от значений (ферромагнетик) до (парамагнетик). При охлаждении ниже точки Кюри доменная структура образует­ся снова.

Переход "ферромагнетик парамагнетик" является фазо­вым переходом второго рода: поглощения или выделения тепло­ты не происходит. Однако при фазовом переходе второго рода скачкообразно меняются такие параметры вещества, как тепло­емкость магнитная восприимчивость. Этим объясняется, почему в данной лабораторной работе с ростом температуры, увеличивается ЭДС индукции во вторичной обмотке, что фиксируют показания амперметра по изменению величины силы тока в цепи. А после прохождения точки Кюри магнитная восприимчивость не обращается в нуль скачкообразно, а плавно снижается с большим коэффициентом наклона.