Исследование основных характеристик ферромагнетиков

Цель работы

Исследование основных характеристик ферромагнетиков:

1. Получение основной кривой намагничивания зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля ферримагнитного образца.

2. Изучение зависимости магнитной проницаемости от частоты [pic 1].

Краткое теоретическое содержание

Ферромагнетики- это вещества, которые даже в отсутствии магнитного поля могут обладать самопроизвольной намагниченностью.

Ферромагнетики состоят из отдельных областей – доменов, каждый из которых намагничен, т. е. имеет макроскопический магнитный момент.

Свойства ферромагнетиков:

1. Магнитная проницаемость [pic 2] ферромагнетиков может достигать очень больших величин, порядка десятков и сотен тысяч.

2. Вектор намагничивания •J и вектор магнитной индукции •B  зависят от напряженности •H  внешнего магнитного поля.

Вектор •J достигает насыщения (когда все домены сориентируются вдоль внешнего поля).

3. Магнитная проницаемость μ  зависит от Н.

Когда  J достигает насыщения, μ достигает максимума, а затем начинает уменьшаться.

4. J и  В  зависят от предыдущего состояния образца. Это явление называется гистерезисом.

Гистерезис является отличительной чертой ферромагнетиков

Если не намагниченный образец поместить в магнитное поле, то при увеличении Н индукция В магнитного поля будет изменяться по кривой ОА, называемой основной кривой намагничивания. Если же после этого начать уменьшать Н, то индукция В будет уменьшатся не по кривой ОА, а по выше лежащей кривой. При Н = 0 наблюдается остаточное намагничивание Вост. 
Чтобы полностью размагнитить образец нужно приложить поле обратного направления с величиной Н = Нк , при этом будет В = 0. Нк называют коэрцитивной силой.[pic 3]

Если провести цикл перемагничивания от +H до –H и обратно, то получается петля гистерезиса.

Коэрцитивная сила характеризует свойство ферромагнетика сохранять намагниченность

Основные законы и соотношения

1) Нелинейная зависимость магнитной проницаемости [pic 4] и магнитной индукции [pic 5] от напряжённости магнитного поля [pic 6]:

[pic 7],

где [pic 8]- магнитная постоянная, Гн/м

 [pic 9] - магнитная проницаемость среды, Гн/м

2) Закон электромагнитной индукции

[pic 10], где

[pic 11] – потокосцепление, Вб

N2 – число витков катушки L2;

 S – сечение образца, м2

 Ф – магнитный поток, пронизывающий образец, Вб

В – индукция в нём, Тл

Схема установки

[pic 12]

Основные расчетные формулы:

1.Напряженность магнитного поля, А/м

[pic 13],

где [pic 14] - число витков катушки L1;

 h – цена деления по осям Ox;

[pic 15] - длина катушки L1, м

R1 – сопротивление, Ом

2.Индукция

 [pic 16], Тл

где N2 – число витков катушки L2;

 R2 – сопротивление, Ом

 С – емкость конденсатора;

b – цена деления по оси Oy;

S – сечение образца, м2

3. Магнитная проницаемость:

[pic 17], Вб