Электричество и магнетизм (1188650), страница 30
Текст из файла (страница 30)
2. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêèàäîëèíèé ÿâëÿåòñÿ õîðîøèì ïðîâîäíèêîì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, àðàáî÷àÿ ÷àñòîòà ãåíåðàòîðà äîñòàòî÷íî âåëèêà (∼50 êö), ïîýòîìó äëÿóìåíüøåíèÿ âèõðåâûõ òîêîâ îáðàçåö èçãîòîâëåí èç ìåëêèõ êóñî÷êîâðàçìåðîì îêîëî 0,5 ìì. Êàòóøêà 1 ñ îáðàçöîì ïîìåùåíà â ñòåêëÿííûéñîñóä 2, çàëèòûé òðàíñîðìàòîðíûì ìàñëîì. Ìàñëî ïðåäîõðàíÿåò îáðàçåö îò îêèñëåíèÿ è ñïîñîáñòâóåò óõóäøåíèþ ýëåêòðè÷åñêîãî êîíòàêòà ìåæäó îòäåëüíûìè ÷àñòè÷êàìè îáðàçöà.
Êðîìå òîãî, îíî óëó÷øàåòòåïëîâîé êîíòàêò ìåæäó îáðàçöîì è òåðìîñòàòèðóåìîé (ðàáî÷åé) æèäêîñòüþ 3 â òåðìîñòàòå. òóòíûé òåðìîìåòð 4 èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïðèáëèæ¼ííîé îöåíêè òåìïåðàòóðû. Òåìïåðàòóðà îáðàçöà ðåãóëèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ òåðìîñòàòà.Ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü îáðàçöà χ îïðåäåëÿåòñÿ ïî èçìåíåíèþñàìîèíäóêöèè êàòóøêè. Îáîçíà÷èâ ÷åðåç L ñàìîèíäóêöèþ êàòóøêèñ îáðàçöîì è ÷åðåç L0 å¼ ñàìîèíäóêöèþ â îòñóòñòâèå îáðàçöà, ïîëó÷èì(L − L0 ) ∼ χ.(3)Ïðè èçìåíåíèè ñàìîèíäóêöèè îáðàçöà ìåíÿåòñÿ ïåðèîä êîëåáàíèé àâòîãåíåðàòîðà:√τι = 2π LC,(4)ãäå C ¼ìêîñòü êîíòóðà àâòîãåíåðàòîðà.Ïåðèîä êîëåáàíèé â îòñóòñòâèå îáðàçöà îïðåäåëÿåòñÿ ñàìîèíäóêöèåé ïóñòîé êàòóøêè:pτι0 = 2π L0 C.(5)Èç (4) è (5) èìååì(L − L0 ) ∼ (τι2 − τι20 ).166Òàêèì îáðàçîì,Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàχ ∼ (τι2 − τι20 ).(6)11∼ (T − Θp ) ∼ 2.χ(τι − τι20 )(7)Èç îðìóë (2) è (6) ñëåäóåò, ÷òî çàêîí ÊþðèÂåéññà ñïðàâåäëèâ,åñëè âûïîëíåíî ñîîòíîøåíèåÈçìåðåíèÿ ïðîâîäÿòñÿ â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð îò 14 ◦ C äî 40 ◦ C.Ñ öåëüþ ýêîíîìèè âðåìåíè ñëåäóåò íà÷èíàòü èçìåðåíèÿ ñ íèçêèõ òåìïåðàòóð.Äëÿ îõëàæäåíèÿ îáðàçöà èñïîëüçóåòñÿ õîëîäíàÿ âîäîïðîâîäíàÿ âîäà, öèðêóëèðóþùàÿ âîêðóã ñîñóäà ñ ðàáî÷åé æèäêîñòüþ (äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé); ðàáî÷àÿ æèäêîñòü ïîñòîÿííî ïåðåìåøèâàåòñÿ.Âåëè÷èíà ñòàáèëèçèðóåìîé òåìïåðàòóðû çàäà¼òñÿ íà äèñïëåå 5 òåðìîñòàòà.
Äëÿ íàãðåâà ñëóæèò âíóòðåííèé ýëåêòðîíàãðåâàòåëü, íå ïîêàçàííûé íà ðèñóíêå. Êîãäà òåìïåðàòóðà ðàáî÷åé æèäêîñòè â ñîñóäåïðèáëèæàåòñÿ ê çàäàííîé, íåïðåðûâíûé ðåæèì ðàáîòû íàãðåâàòåëÿ àâòîìàòè÷åñêè ïåðåõîäèò â èìïóëüñíûé (íàãðåâàòåëü òî âêëþ÷àåòñÿ, òîâûêëþ÷àåòñÿ) íà÷èíàåòñÿ ïðîöåññ ñòàáèëèçàöèè òåìïåðàòóðû.Òåìïåðàòóðà èññëåäóåìîãî îáðàçöà âñåãäà íåñêîëüêî îòëè÷àåòñÿ îòòåìïåðàòóðû äèñòèëëèðîâàííîé âîäû â ñîñóäå. Ïîñëå òîãî êàê âîäà äîñòèãëà çàäàííîé òåìïåðàòóðû, èä¼ò ìåäëåííûé ïðîöåññ âûðàâíèâàíèÿòåìïåðàòóð îáðàçöà è âîäû. àçíîñòü èõ òåìïåðàòóð êîíòðîëèðóåòñÿ ñïîìîùüþ ìåäíî-êîíñòàíòàíîâîé òåðìîïàðû 6 è öèðîâîãî âîëüòìåòðà.Îäèí èç ñïàåâ òåðìîïàðû íàõîäèòñÿ â òåïëîâîì êîíòàêòå ñ îáðàçöîì, àäðóãîé ïîãðóæ¼í â âîäó.
Êîíöû òåðìîïàðû ïîäêëþ÷åíû ê öèðîâîìóâîëüòìåòðó. ×óâñòâèòåëüíîñòü òåðìîïàðû óêàçàíà íà óñòàíîâêå. åêîìåíäóåòñÿ èçìåðÿòü ïåðèîä êîëåáàíèé àâòîãåíåðàòîðà â òîò ìîìåíò,êîãäà óêàçàííàÿ ðàçíîñòü òåìïåðàòóð ñòàíîâèòñÿ ìåíüøå 0,5 ◦ C (áîëååòî÷íîìó èçìåðåíèþ òåìïåðàòóð ìåøàþò ïàðàçèòíûå ÝÄÑ, âîçíèêàþùèå â öåïè òåðìîïàðû).ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü ïåðèîäà êîëåáàíèéàâòîãåíåðàòîðà îò òåìïåðàòóðû ñåðäå÷íèêà êàòóøêè è ïî ðåçóëüòàòàìèçìåðåíèé îïðåäåëèòü ïàðàìàãíèòíóþ òî÷êó Êþðè ãàäîëèíèÿ.1.
Ïîäãîòîâüòå ïðèáîðû ê ðàáîòå.2. Îöåíèòå äîïóñòèìóþ ÝÄÑ òåðìîïàðû, åñëè äîïóñòèìàÿ ðàçíîñòü òåìïåðàòóð îáðàçöà è ðàáî÷åé æèäêîñòè ∆T = 0,5 ◦ C, à ïîñòîÿííàÿ òåðìîïàðû k = 24 ãðàä/ìÂ;àáîòà 3.4.21673. Èññëåäóéòå çàâèñèìîñòü ïåðèîäà êîëåáàíèé LC -ãåíåðàòîðà îò òåìïåðàòóðû îáðàçöà, îòìå÷àÿ ïåðèîä êîëåáàíèé τι ïî ÷àñòîòîìåðó, à òåìïåðàòóðó T ïî ïîêàçàíèÿì äèñïëåÿ è öèðîâîìó âîëüòìåòðó (∆Uñ ó÷¼òîì çíàêà). Òåðìîïàðà ïîäêëþ÷åíà òàê, ÷òî ïðè çíàêå ¾+¿ íà òàáëî âîëüòìåòðà òåìïåðàòóðà îáðàçöà âûøå òåìïåðàòóðû ðàáî÷åé æèäêîñòè.Ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ â äèàïàçîíå îò 14 ◦ C äî 40 ◦ C ÷åðåç 2 ◦ C.Çàïèøèòå ïåðèîä êîëåáàíèé τι0 áåç îáðàçöà, óêàçàííûé íà óñòàíîâêå.4. Çàêîí÷èâ èçìåðåíèÿ, îõëàäèòå òåðìîñòàò, ðóêîâîäñòâóÿñü òåõíè÷åñêèì îïèñàíèåì.Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1.
àññ÷èòàéòå òåìïåðàòóðó T îáðàçöà ñ ó÷¼òîì ïîêàçàíèé òåðìîïàðû.Ïîñòðîéòå ãðàèê çàâèñèìîñòè 1/(τι2 − τι20 ) = f (T ). Ýêñòðàïîëèðóÿ ïîëó÷åííóþ ïðÿìóþ ê îñè àáñöèññ, îïðåäåëèòå ïàðàìàãíèòíóþ òî÷êó Êþðè Θp äëÿ ãàäîëèíèÿ.2. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè ýêñïåðèìåíòà è ñðàâíèòå ðåçóëüòàò ñ òàáëè÷íûì.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. Êàê îáúÿñíèòü ÿâëåíèÿ ïàðà- è äèàìàãíåòèçìà ñ ìîëåêóëÿðíîé òî÷êè çðåíèÿ?2.
×åì îòëè÷àþòñÿ ïàðà- è åððîìàãíåòèêè â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ?3. Ñîðìóëèðóéòå îáùèé èçè÷åñêèé ïðèíöèï, îáúÿñíÿþùèé ÿâëåíèå äèàìàãíåòèçìà.4. Êà÷åñòâåííî èçîáðàçèòå íà îäíîì ãðàèêå B(H) äëÿ ïàðà-, äèà- è åððîìàãíåòèêà.5.∗ Êàêîé âêëàä â ìàãíèòíóþ âîñïðèèì÷èâîñòü îáðàçöà âíîñèò ïðîâîäèìîñòüãàäîëèíèÿ? Êàê ñâÿçàí ýòîò âêëàä ñ ðàçìåðîì êðóïèíîê, ÷àñòîòîé è óäåëüíîéïðîâîäèìîñòüþ? Çàâèñèò ëè ýòîò âêëàä îò òåìïåðàòóðû? Îöåíèòå ýòîò âêëàääëÿ êðóïèíîê ðàçìåðîì 0,5 ìì.ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1.
Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. Ò. III. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà,1983. 74, 79.2. Êàëàøíèêîâ Ñ.. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà, 1977. 110, 111, 119.168Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâààáîòà 3.4.3169Ï Oàáîòà 3.4.3Òî÷êà ÊþðèAÖåëü ðàáîòû: îïðåäåëåíèå òî÷êè Êþðè åððîìàãíåòèêîâ ïî òåìïå ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: òðàíñîðìàòîð, êàòóøêè, àìïåðìåòðû,âîëüòìåòðû, ðåîñòàòû, òðóá÷àòàÿ ïå÷ü, öèðîâîé âîëüòìåòð, òåðìîïàðû, îáðàçöû.µµmax 6µíà÷R6µminTèñ. 1.
Çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîéïðîíèöàåìîñòè îò òåìïåðàòóðûîáðàçöàΘTèñ. 2. Çàâèñèìîñòüñîïðîòèâëåíèÿîò òåìïåðàòóðû îáðàçöà ïåðâîé ÷àñòè ðàáîòû èññëåäóåòñÿ èçìåíåíèå íà÷àëüíîé ìàãíèòíîéïðîíèöàåìîñòè åððîìàãíåòèêà âáëèçè òî÷êè Êþðè Θ (çàêîí îïêèíñîíà ðèñ. 1), âî âòîðîé çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàçöà îòòåìïåðàòóðû (àçîâûé ïåðåõîä II-ãî ðîäà ðèñ. 2).Èçâåñòíî, ÷òî â åððîìàãíåòèêå ïðè îïðåäåë¼ííîé òåìïåðàòóðå, íàçûâàåìîé òî÷êîé Êþðè, èñ÷åçàåò ñïîíòàííàÿ íàìàãíè÷åííîñòü ìàòåðèàëà.
Ýòî ñîïðîâîæäàåòñÿ èçìåíåíèåì ðÿäà èçè÷åñêèõ ñâîéñòâ åððîìàãíåòèêà: òåïëî¼ìêîñòè, òåïëîïðîâîäíîñòè, ýëåêòðîïðîâîäíîñòè, ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè è ïðîíèöàåìîñòè; èñ÷åçàåò ýåêò ìàãíèòîñòðèêöèè. Ïîýòîìó, íàãðåâàÿ åððîìàãíèòíûé îáðàçåö è íàáëþäàÿ çàèçìåíåíèåì åãî èçè÷åñêèõ ñâîéñòâ, ìîæíî îïðåäåëèòü òî÷êó Êþðèåððîìàãíåòèêà.À.
Îïðåäåëåíèå òî÷êè Êþðè ïî èçìåíåíèþìàãíèòíîé ïðîíèöàåìîñòèÝêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà,-rLR1TïÒð∅ ∅∼ 220 BR0Vn∅0A∅= 36 Bèñ. 3. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêèäëÿ èññëåäîâàíèÿ µ(T )Θ∆T-1L1ðàòóðíûì çàâèñèìîñòÿì ìàãíèòíîé ïðîíèöàåìîñòè è ñîïðîòèâëåíèÿ.Dïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 3, ñîñòîèòèç íàìàãíè÷èâàþùåé êàòóøêè L, ïèòàåìîé ïåðåìåííûì òîêîì, è èçìåðèòåëüíîé êàòóøêè L1 , çàìêíóòîé ÷åðåç äèîä D íà ìèêðîàìïåðìåòð A1 . Ïðè ïðîõîæäåíèè ïåðåìåííîãî òîêà ÷åðåç êàòóøêó L â êàòóøêå L1 âîçíèêàåò èíäóêöèîííûé òîê I1 . Âåëè÷èíó òîêà ìîæíî ðåãóëèðîâàòü ðåîñòàòîì R1 .Âíóòðè îáåèõ êàòóøåê íàõîäèòñÿ íåáîëüøàÿ òðóá÷àòàÿ ïå÷ü Ï, â êîòîðóþ ïîìåùàåòñÿ îáðàçåö Î. Ïå÷ü íàãðåâàåòñÿ áèèëÿðíîé îáìîòêîé,ïîäêëþ÷¼ííîé ê èñòî÷íèêó ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ 36 Â. Òîê íàãðåâàïå÷è I0 ìîæíî ðåãóëèðîâàòü ðåîñòàòîì R0 è êîíòðîëèðîâàòü àìïåðìåòðîì A0 .Íàãðåâ êàòóøåê L è L1 ìîæåò èçìåíèòü èõ ñîïðîòèâëåíèÿ è ñêàçàòüñÿ íà ïîêàçàíèÿõ ìèêðîàìïåðìåòðà. Äëÿ óìåíüøåíèÿ âðåäíîãî íàãðåâàâ çàçîð ìåæäó ïå÷êîé è êàòóøêàìè âäóâàåòñÿ âîçäóõ ñ ïîìîùüþ âåíòèëÿòîðà.
Íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ âåíòèëÿòîðà 36 Â.Òåìïåðàòóðà âíóòðè ïå÷è èçìåðÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ òåðìîïàðû Òï, ñîåäèí¼ííîé ñ ìèëëèâîëüòìåòðîì V . Ïî ïîêàçàíèÿì ìèëëèâîëüòìåòðàìîæíî ñ ïîìîùüþ ãðàèêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè òåðìîïàðû, ïðèâåä¼ííîãî íà óñòàíîâêå, îïðåäåëèòü ïåðåïàä òåìïåðàòóð íà êîíöàõ òåðìîïàðû,à çàòåì, çíàÿ êîìíàòíóþ òåìïåðàòóðó, íàéòè òåìïåðàòóðó îáðàçöà.Ïðè íåèçìåííûõ ïðî÷èõ óñëîâèÿõ òîê èíäóêöèè I1 çàâèñèò òîëüêîîò ìàãíèòíîé ïðîíèöàåìîñòè îáðàçöà, ïîìåù¼ííîãî â ïå÷ü, ò.
å. I1 == f (µ). Ýòî óòâåðæäåíèå ëåãêî ïðîâåðèòü, ñíÿâ çàâèñèìîñòü òîêà I1îò òåìïåðàòóðû ïå÷è, êîãäà â íåé íåò îáðàçöà, è ñ åððîìàãíèòíûìîáðàçöîì.  ïåðâîì ñëó÷àå òîê ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû ïå÷è, à âî âòîðîì èçìåíåíèå òîêà áóäåò çíà÷èòåëüíûì âáëèçèòî÷êè Êþðè (ðèñ. 1). Ïðè òåìïåðàòóðå âûøå òî÷êè Êþðè ïîêàçàíèÿìèêðîàìïåðìåòðà áóäóò òàêèìè æå, êàê è â îòñóòñòâèå îáðàçöà.170Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàÒî÷êà Êþðè ñîîòâåòñòâóåò ñåðåäèíå ó÷àñòêà ñ ìàêñèìàëüíûì íàêëîíîì êàñàòåëüíîé ê êðèâîé; ðàáî÷èé äèàïàçîí ∆T äîëæåí áûòü íåñêîëüêî øèðå.àáîòà 3.4.3171Íå ïåðåãðåâàéòå êàòóøêó! (ñì.
ï. 1).Ïîäáåðèòå òîê íàãðåâà I0 òàê, ÷òîáû âðåìÿ îäíîé ñåðèè (íàãðåâèëè îõëàæäåíèå âíóòðè ðàáî÷åãî äèàïàçîíà ∆U ) ñîñòàâëÿëî 23 ìèí. òå÷åíèå îäíîé ñåðèè íå ñëåäóåò ìåíÿòü ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìèêðîàìïåðìåòðà (R1 ) è òîê íàãðåâà ïå÷è (R0 ), ò. ê. ýòî âëèÿåò íà âåëè÷èíóòîêà èíäóêöèè I1 .Ïðîâåäèòå ïðåäâàðèòåëüíûå èçìåðåíèÿ: ïðè èêñèðîâàííîì òîêåíàãðåâà I0 ðåãèñòðèðóéòå I1 è U (äåë). Ïîëåçíî îòìåòèòü âðåìÿ íà÷àëàè îêîí÷àíèÿ çàïèñè, ÷òîáû îöåíèòü ïðîäîëæèòåëüíîñòü îäíîé ñåðèè.6. Âûáðàâ ðåæèì ðàáîòû, ñíèìèòå çàâèñèìîñòü òîêà èíäóêöèè I1 îòòåðìî-ÝÄÑ U ïðè ïîñòîÿííîì òîêå I0 ; â îáëàñòè ðåçêîãî èçìåíåíèÿÏÒïq∅∅∅∅ÇÀÄÀÍÈÅ ýòîì óïðàæíåíèè ïðåäëàãàåòñÿ ñíÿòü çàâèñèìîñòü òîêà èíäóêöèèîò òåìïåðàòóðû è ðàññ÷èòàòü òî÷êó Êþðè äëÿ äâóõ îáðàçöîâ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
