Контрольная: Определение температуры фазового перехода ферромагнетик-парамагнетик - текст контрольной. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Контрольная

Определение температуры фазового перехода ферромагнетик-парамагнетик

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Контрольная работа
Язык контрольной: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 490 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Определение температуры фазового перехода ферримагнетик-парамагнетик Цель работы : опред елить температуру Нееля для ферримагнетика (ферритового стержня) Краткие теоретические сведения Всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под воздействием на него магнитного поля приоб ретать магнитный момент. Таким образом вещество создает магнитное поле , которое накладывается на внешнее пол е . Оба поля в сумме дают результирующее поле: Намагничивание магнетик а характеризуют магнитным моментом единицы объема. Эту величину называ ют вектором намагничивания где - магнитный момент отдельной молекулы . Вектор намагничивания св язан с напряженностью магнитного поля следующим соотношением: где - характерная для данного вещества величин а, называемая магнитной восприимчивостью. Вектор магнитной индукци и связан с напряженностью магнитного поля: , или Безразмерная величина называется относительной магнитной проницаемостью. Все вещества по магнитным свойствам могут быть разделены на три класса: 1) парамагнетики > 1 в которых намагниченность увеличивает суммарное поле 2) диамагнетики < 1 в которых намагниченность вещества уменьшает суммарное по ле 3) ферромагнетики >> 1 намагниченность увеличивает суммарное магнитное поле. Вещество является ферром агнетиком, если оно обладает самопроизвольным магнитным моментом даже в отсутствие внешнего магнитного поля. Намагниченность насыщения ферр омагнетика I S определяется как самопроизвольный ма гнитный момент единицы объема вещества. Ферромагнетизм наблюдается у 3 d - металлов ( Fe , Ni , Co ) и 4 f металлов ( Gd , Tb , Er , Dy , Ho , Tm ) , кроме того имеется огромное количество ферромагнитных сплавов. И нтересно отметить, что ферромагнетизмом обладают только 9 перечисленны х выше чистых металлов. Все они имеют недостроенные d - или f - оболочки. Ферромагнитные свойства вещества объясняются тем, что между атомами эт ого вещества существует особое взаимодействие, не имеющее места в диа- и парамагнетиках, приводящее к тому, что ионные или атомные магнитные мом енты соседних атомов ориентируются в одном направлении. Физическая при рода этого особого взаимодействия, получившего название обменного, был а установлена Я.И. Френкелем и В. Гейзенбергом в 30-х годах XX века на основе квантовой механики. Иссле дование взаимодействия двух атомов с точки зрения квантовой механики п оказывает, что энергия взаимодействия атомов i и j , имеющих спиновые моменты S i и S j , содержит чле н, обусловленный обменным взаимодействием: , где J – обменный интегр ал, наличие которого связано с перекрытием электронных оболочек атомов i и j . Значение обменного интеграла с ильно зависит от межатомного расстояния в кристалле (периода кристалли ческой решетки). У ферромагнетиков J >0 , в случае, если J <0 вещество является антиферромагнетик ом, а при J =0 – парамагнетиком. Обменная энергия не имеет классического анало га, хотя и имеет электростатическое происхождение. Она характеризует ра зличие в энергии кулоновского взаимодействия системы в случаях, когда с пины параллельны и когда они антипараллельны. Это является следствием п ринципа Паули. В квантово-механической системе изменение относительно й ориентации двух спинов должно сопровождаться изменением пространств енного распределения заряда в области перекрытия. При температуре Т =0 К спины всех атомов должны быть ориенти рованы одинаково, при повышении температуры упорядоченность в ориента ции спинов уменьшается. Существует критическая температура, называема температурой (точкой) Кюри Т С , при которой исчезает корреляция в ориентациях отдельных с пинов, - вещество из ферромагнетика становится парамагнетиком. Можно выд елить три условия благоприятствующие возникновению ферромагнетизма 1) наличие у атомов вещест ва значительных собственных магнитных моментов (это возможно только в а томах с недостроенными d - или f - оболочками); 2) обменный интеграл для д анного кристалла должен быть положительным; 3) плотность состояний в d - и f - зонах дол жна быть велика. Магнитная восприимчивос ть ферромагнетика подчиняется закону Кюри-Вейсса : , С – постоянная Кюри. Ферромагнетизм тел, состо ящих из большого числа атомов, обусловлен наличием макроскопических об ъемов вещества (доменов), в которых магнитные моменты атомов или ионов па раллельны и одинаково направлены. Эти домены обладают самопроизвольно й спонтанной намагниченностью даже при отсутствии внешнего намагничив ающего поля. М одель атомной магнитной структуры ферромагнетика с гранецентрированн ой кубической решеткой. Стрелками показаны магнитные моменты атомов. В отсутствие внешнего магнитного поля в целом ненамагн иченный ферромагнетик состоит из большего числа доменов, в каждом из кот орых все спины ориентированны одинаково, но направление их ориентации о тличается от направлений спинов в соседних доменах. В среднем в образце ненамагниченного ферромагнетика одинаково представлены все направле ния, поэтому макроскопического магнитного поля не получается. Даже в оди ночном кристалле имеются домены. Разделение вещества на домены происхо дит потому что оно требует меньше энергии, чем расположение с одинаково ориентированными спинами. При помещении ферромагнетика во внешнее поле, магнитные моменты паралл ельные полю будут иметь энергию меньшую, чем моменты, антипараллельные п олю или направленные как ни будь иначе. Это дает преимущество некоторым доменам, которые стремятся увеличится в объеме за счет других, если это в озможно. Также может происходить поворот магнитных моментов в пределах одного домена. Таким образом слабое внешнее поле может вызвать большое и зменение намагниченности. При нагревании ферромагнетиков до точки Кюри тепловое движение разруш ает области спонтанной намагниченности, вещество теряет особые магнит ные свойства и ведет себя как обычный парамагнетик. Температуры Кюри для некоторых ферромагнитных металлов приведены в таблице. Вещество Fe 769 Ni 364 Co 1121 Gd 18 Кроме ферромагнетиков существует большая группа магнитоупорядоченны х веществ, в которых спиновые магнитные моменты атомов с недостроенными оболочками ориентированы антипараллельно. Как показано выше, такая сит уация возникает в случае, когда обменный интеграл отрицателен. Так же, ка к и ферромагнетиках, магнитное упорядочение имеет место здесь в интерва ле температур от 0 К до некоторой кр итической N , называемой темпе ратурой Нееля. Если при антипараллельной ориентации локализованных ма гнитных моментов результирующая намагниченность кристалла равна нулю , то имеет место антиферромагнетизм . Е сли же при этом полной компенсации магнитного момента нет, то говорят об ферримагнетизме . Наиболее типичными ф ерримагнетиками являются ферриты – двойные окислы металлов. Характерным представителем ферритов является магнетит ( Fe 3 O 4 ) . Большинство ферримагнетиков относятся к ионным кристаллам и поэ тому обладают низкой электропроводностью. В сочетании с хорошими магни тными свойствами (высокая магнитная проницаемость, большая намагничен ность насыщения и др.) – это важное преимущество по сравнению с обычными ферромагнетиками. Именно это качество позволило использовать ферриты в технике сверхвысоких частот. Обычные ферромагнитные материалы, облад ающие высокой проводимостью, здесь применяться не могут из-за очень высо ких потерь на образование вихревых токов. Вместе с тем у многих ферритов точка Нееля очень низкая (100 – 300 С) по сравнению с температурой Кюри для ферромагнитных мета ллов. В настоящей работе для определения температуры перехода ферримаг нетик-парамагентик используется стержень, изготовленный именно из фер рита. Выполнение работы Схема экспериментальной установки. Рис. 2. Идея эксперимента Основной данной установки является трансформатор с незамкнутым сердечником, изготовленным из феррита. Первичная обмотка, выполненная и з нихрома, служит также и для нагрева сердечника. Напряжение на первичну ю обмотку подается с ЛАТРа во избежание перегрева. Индукционный ток реги стрируется с помощью вольтметра, включенного во вторичную обмотку. Для и змерения температуры сердечника используется одинарная термопара, тер мо-э.д.с. которой пропорциональна разности температур между окружающим в оздухом и спаем термопары. Вычислить температуру сердечника можно по сл едующей формуле: T = T 0 +23.5 , где - термо-э.д.с. (в милливольтах), Т 0 – температура воздуха в лаборатории. Идея эксперимента состои т в следующем: ЭДС индукции во вторичной обмотке , где I i - ток в первичной обмотке, L - индуктивность первичной обмотки; извест но, что где - индуктивность вторичной обмотки без сердечника, а - магнитная проницаем ость сердечника. М агнитная проницаемость с ростом температуры уменьшается, и при достиже нии точки Нееля резко падает. Следовательно и ЭДС индукции, и индукционн ый ток резко падают при достижении . Проведение эксперимента 1. Соберите установку сог ласно схеме, приведенной на рис. 2. 2. Установите ручки регул яторов ЛАТРов (их две) в крайнее левое положение. 3. Включите в сеть ЛАТР и пи тание милливольтметра. 4. Установите напряжение на выходе первого ЛАТРа - 220 V , на в ыходе второго - не более 30 V . 5. Снимите показания с милливольтметра че рез каждые 1-2 деления одновременно снимая показания миллиамперметра. 6. После того, как будет дос тигнута точка Нееля, выключите ЛАТР, и дайте остыть сердечнику. Затем пов торите измерения минимум 3 раза. 7. По данным таблицы постр ойте графики. Определите по графикам температуру, при которой значение Э ДС индукции во вторичной обмотке начинает резко уменьшаться (см. рис.), это значение температуры будем принимать равным температуре Нееля в данном опыте. Определите таким образом для каждой серии измерений. Вычислите среднее значение . 8. Определите случайную п огрешность измерений температуры фазового перехода. Образец таблицы для отчета. № 1 серия 2 серия ТЭДС,мВ Е, В ТЭДС,мВ Е, В 1 2 … Контрольные вопросы 1. Что такое магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость? 2. Как классифицируются в ещества по магнитным свойствам. 3. Какие вещества являютс я ферромагнетиками? 4. Какова физическая прир ода ферромагнетизма? 5. Перечислите и объяснит е условия возникновения ферромагнетизма? 6. Сформулируйте закон Кю ри-Вейсса. 7. Что такое ферромагнитн ые домены? 8. Какие вещества являютс я антиферромагнетиками. Каковы их свойства? 9. Ферримагнетики и их сво йства
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Женщина приходит в автосалон и обращается к продавцу:
- Здравствуйте, я бы хотела приобрести «Рено».
- Модель?
- Нет, продавщица. Но за комплимент спасибо!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, контрольная по физике "Определение температуры фазового перехода ферромагнетик-парамагнетик", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru