исследование магнитной индукции в железе баллистическим методом: методические указания к лабораторной работе

Петрозаводский государственный университет ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В ЖЕЛЕЗЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Составители: Бугнина Г.А., к.ф.м.н., доцент кафедры общей физики Кривченкова В.С., к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики Петрозаводск, 1996 ВВЕДЕНИЕ Магнитную активность проявляют все вещества без исключения, поэтому естественно предположить, что магнитные свойства вещества определяются частицами, входящими в состав каждого атома. Исследования показали, что магнитные моменты протона и нейтрона почти на три порядка ниже наименьшего магнитного момента электрона, поэтому в первом приближении можно полагать, что магнитные свойства атомов целиком определяются электронами. Это положение является фундаментальным в электронной теории магнетизма. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В ЖЕЛЕЗЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Цель работы: 1. Познакомиться с баллистическим методом измерения магнитной индукции. 2. Снять кривую намагничения ферромагнетика. 3.Исследовать зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности намагничивающего поля. Принадлежности: 1. Баллистический гальванометр типа М-17/III (или М21/2). 2. Амперметр МI04 многопредельный до 3 А. 3. Реостаты сопротивлением 30, 80, 100 и 800 Ом. 4. Источник питания цепи на 12 В. 5. Нормальная катушка. 6. Тороид. 7. Шестиклеммный переключатель, коммутатор тока, ключ. 1. Магнитное поле в магнетиках Если поместить в однородное магнитное поле с напряженностью Н и индукцией Во = μо Н изотропное тело объемом V , то под дейст-вием поля тело намагничивается, приобретая магнитный момент Рm. Магнитное состояние магнетиков определяется величиной век-тора намагниченности, то есть суммарным магнитным моментом еди-ницы объема вещества: J = 1/ V Σ Pm (1) где V - физически бесконечно малый объем Намагниченность является величиной векторной; в однородных магнетиках вектор J направлен параллельно или антипараллельно 3 вектору Н. Единица измерения магнитного момента Рm в СИ 1 А м2, а намагниченности 1А/м Физическая величина, характеризующая способность вещества изменять свою намагниченность под действием внешнего магнитного поля называется магнитной восприимчивостью вещества. Магнитная восприимчивость единицы объема вещества равна отношению его намагниченности к напряженности магнитного поля внутри вещества. χm = J/H (2) где χm - величина безразмерная По своим магнитным свойствам магнетики подразделяются на три основные группы: диамагнетики,парамагнетики и ферромагнетики. Диамагнетизм - возникновение в веществе намагниченности, направленной навстречу намагничивающему полю. Восприимчивость диамагнитного вещества - существенно отрицательная величина. Значение магнитной восприимчивости диамагнетиков 10-5 - 10-6. Диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего магнитного поля на орбитальное движение электронов. Следовательно, он свойственен атомам и молекулам всех веществ. В чистом виде диамагнетизм встречается у веществ с результирующим магнитным моментом атомов, равным нулю. Парамагнетиками являются вещества, молекулы которых обладают постоянными магнитными моментами. При внесении парамагнетика в магнитное поле возникает преимущественная ориентация магнитных моментов его атомов в направлении, примерно совпадающем с направлением поля, и возникает соответствующее намагничивание. Для парамагнетиков ма