Книга: Электричество и магнетизм

Таким образом, на вертикальный вход осциллографа подается на­пряжение Uy, пропорциональное значению магнитной индукции В.

Проведение эксперимента.

1.  Собрать схему по рис. 2.

2.  После проверки схемы включить осциллограф в сеть.  Устано­вить необходимую яркость и оптимальную резкость электронного лу­ча. Вывести луч в центр координатной сетки.

3.  Включить в сеть источник  питания В-24 и подать переменное напряжение на первичную обмотку тороида

4.  Изменяя ток, подаваемый с источника  в первичную обмотку, подбирая  сопротивление магазина R2 и регулируя усиле­ние, по вертикали с помощью переключателя УСИЛЕНИЕ У,   получить на экране петлю гистерезиса, которая имела бы участок насыщения и занимала всю координатную сетку. Зарисовать полученную петлю.

5.  Записать показания амперметра и координаты nx и ny вер­шины  петли  гистерезиса. Определить  напряжение Uy. Для этого показание переключателя УСИЛЕНИЕ У  умножить на координату ny (дел) с учетом коэффициентом усиления  осциллографа.

6.  По формулам (4) и (5) вычислить магнитную  индукцию  В и напряжённость поля Н, соответствующие вершине петли гистерезиса.

7.  Уменьшая подаваемое  напряжение, постепенно стянуть петлю до минимума, измеряя при этом не менее  10 раз  величину тока и соответствующие координаты nx и ny.

8.  Для каждого значения тока вычислить значения Н  и  В.

9.  По полученным данным для  каждого значения поля вычислить магнитную проницаемость по формуле  .

10.  Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

11.  Построить графики функций: B= f(H) и μ=f(H).

12.  С помощью графиков определить остаточную индукцию Bо ,      коэрцитивную силу Нк  .

ПРИМЕЧАНИЕ: для расчётов искомых величин использовать следую­щие данные: число витков N1= 200,  N2 = 600, длина средней линии тороида l = 354 мм, диаметр тороида  d= 12мм.

Контрольные вопросы

1.  Магнитное поле и его характеристики. Теория магнитных полей

2.  Магнитные свойства вещества. Постоянные магниты. Теория магнетизма.

3.  Магнетики и их классификация.

4.  Теория ферромагнетизма.

5.  Кривая намагничивания.

6.  Явления магнитного гистерезиса. Петля гистерезиса, физический смысл площади петли.

7.  Какова зависимость магнитной проницаемости от .

8.  Как на экране осциллографа получить устойчивую петлю гистерезиса.

9.  Применение магнитных материалов.

Литература, рекомендуемая к лабораторной работе:

1.  Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983.

2.  Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.

3.  Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, Т. 3. – М.: Наука, 1977.

4.  Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Курс физики. Электричество.-М.: Просвещение, 1970.

5.  Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.

6.  Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. –М.- С.-П.: Физматлит Невский диалект, 2001

7.  Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 1970.

8.  Парсел Э. Курс физики Т.2 Электричество и магнетизм – М.: Наука, 1971.

9.  Рублев Ю.В., Куценко А.Н., Кортнев А.В. Практикум по электричеству. – М.: Высшая школа, 1971.

10.  Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н.. Практикум по физике. – М.: Высшая школа, 1965.

11.  Буравихин В.А., Шелковников В.Н., Карабанова В.П. Практикум по магнетизму. – М.: Высшая школа, 1979.

12.  Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л. Гольдина, - М.: Наука, 1983.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА ФЕРРОМАГНЕТИКА

Цель работы:

Изучение доменной структуры и измерение магнитных характеристик тонких ферромагнитных пленок магнитооптическим методом.

Идея эксперимента

При прохождении плоскополяризованного света через ферромагнитную пленку происходит  поворот плоскости поляризации на некоторый угол φ=kJd, где  k -  постоянная Кундта, J –намагниченность вещества, d – толщина пленки. Направление вращения плоскости поляризации зависит от направления намагниченности ферромагнитной пленки, что позволяет использовать этот эффект для наблюдения доменной структуры ферромагнитных образцов. В процессе перемагничения такого образца может оказаться, что вектора намагничения двух соседних доменов антипараллельны. Тогда вращение плоскости поляризации световых пучков, прошедших через домены с разным направлением намагниченности, будут происходить во взаимно противоположных направлениях. Поместив на пути пучка света анализатор, можно наблюдать доменную структуру образца в виде темных и светлых областей. Такой метод исследования доменной структуры ферромагнитного образца позволяет не только изучать процесс перемагничения, но и измерять такие магнитные  характеристики тонкопленочных образцов, как поле коэрцитивной силы и поле магнитной анизотропии.

Теоретическая часть

 Вещества, для которых магнитная восприимчивость намного больше единицы, называются ферромагнетиками. Ферромагнетики при температурах ниже точки Кюри разбиваются на большое число малых макроскопических областей – доменов, самопроизвольно намагниченных до насыщения. Доменная струк­тура наблюдаются на прозрачных монокристаллических пленках редкоземельных ферритов со структурой граната R3Fe5O12 толщиной h=5—10 мкм, имеющих ось легкого намагничивания, ориентированную по нормали к поверхности пленки. Состояние намагниченности образца выявляется с по­мощью магнитооптического эффекта Фарадея, заключающегося в том, что при прохождении плоско поляризованного света через на­магниченное тело  плоскость поляризации поворачивается на угол φ, пропорциональный компоненте намагниченности вдоль светового луча и длине пути h света в магнетике.

Антипараллельно намагниченные соседние домены поворачи­вают плоскость поляризации на углы +φ и -φ соответственно. Поворотом анализатора можно погасить свет от доменов с одним направлением намагниченности, т. е. получить контрастное изо­бражение доменной структуры. Изменение намагниченности об­разца вызовет изменение светового потока.

Зависимость намагниченности ферромагнетиков J от приложен­ного магнитного поля Н имеет нелинейный и неоднозначный ха­рактер. Такое поведение ферромагнетиков в магнитном поле обу­словлено существованием в них доменов, объем и ориентация намаг­ниченности которых изменяются под действием внешнего поля. Этот процесс называют техническим намагничиванием. Равновес­ная магнитная структура ферромагнетика определяется из усло­вия минимума энергии тела в целом, с учетом его формы и раз­меров. Энергия W ферромагнитного тела в магнитном поле Н мо­жет быть представлена в виде суммы членов, характеризующих различные виды магнитного взаимодействия

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29