1
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CURIE CỦA FERIT TỪ
Nhóm 5: 1. Văn Thuận
2. Nguyn Thị Thúy Tình
3. Trần Thị Tuyết
4. Thongphanh Xiayalee
Lớp: Cao học Vật lí K22.
Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp giảng dạy Vật lí.
Ngày thực hành: 21/5/2013.
I. Tóm tt nội dung:
1. Mục đích bài thí nghiệm:
Xác định nhiệt độ Curie Tc của ferit từ.
2. Tóm tắt lí thuyết:
-c vật liệu sắt từ khi đặt vào trong ttrường H sẽ bị từ hóa. Nguyên nhân là do
bên trong khi sắt từ xut hin một t trường phBcùng hướng và rt lớn so
vi H.
- Từ trưng tng hợp trong khối sắt lúc này:
B = µ0H + B = µ0µH
B: Từ trường xuất hiện trong khi sắt từ.
: Độ từ thẩm.
'/ /
B H
uur uur
, B’ >> H
phthuộc vào đlớn của H mt cách phức tạp và có thđạt 104. Do đó, từ
trưng tổng hợp trong khối sắt có thể lớn gấp hàng vạn lần so với từ trường ngoài.
- c vật liệu sắt t ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật điện đlàm biến thế điện,
động cơ điện, nam châm điện, rơ le điện từ,…
-n cnh khả năng được từ hóa mạnh còn có hàng loạt tính chất cơ bản khác với
các tính chất của chất thuận từ và nghịch từ, như sự phụ thuộc không tuyến tính và
H của B, hiện tượng từ trễ, hiện tượng từ giảo,…
2
- Tính chất sắt tchỉ thể hiện một khoảng nhit độ xác định. Nếu khối sắt tb
nung nóng đến nhiệt độ T TC thì tính chất sắt từ biến mất và trthành chất
thun từ. Nhiệt đTC được gọi là nhiệt độ Curie, giá trcủa phụ thuộc vào bn
cht ca chất sắt từ. Tại nhiệt độ TC, chất sắt từ có hàng lot d thường về nhiệt
dung, điện trờ suất, từ giảo. gần nhiệt độ Curie, hệ số từ hóa ban đầu của chất
sắt từ đạt cực đại. Các đặc tính ca chất sắt từ th giải tch bng thuyết miền
từ hóa tự nhiên.
II. Kết quả thí nghiệm:
1. Điều kiện thực hiện phép đo: Đặt điện áp lối ra xoay chiu của nguồn
giá trị 2v
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
T2=142(0C)
T1=160(0C)
U2(V)
T(0C)
2. Kết quả thu được:
- Ngoi suy tuyến tính đường giảm nhất ca đồ thị ta xác định được 2 giá trị TC
ứng với đưng đi và đường về
+ Với đường đi ta thu được: T1 = 160 0C
+ Với đường về ta thu được T2 = 142 0C
3
Nhiệt độ Curie của sắt từ là: TC =
2
21 TT
1510 C
3. Những biến cố có thể xảy ra trong quá trình đo:
- Tốc độ truyền nhiệt độ và giảm nhit độ không đều: cng, lúc giảm.
- K năng làm t nghiệm chưa tốt.
III. Tho luận kết quả:
Đồ thị thực nghiệm thu được đưng đo đi đường đo vkhông trùng
nhau. Ngoại suy thuyến tính từ đthị ta thu được 2 khoảng g tr của Tc. Trong
khi đó, nhiệt độ Curie tính theo lí thuyết chỉ có một giá trị.
Sự khác nhau này do: q trình biến đổi của thanh sắt theo nhiệt độ
quá trình không thuận nghịch, nên đồ thị đường đo đi đưng đo về khác
nhau. Do đó tac định được 2 giá trị khác nhau của nhiệt độ Curie.
IV. Kết luận:
- Nhit độ Curie của thanh sắt từ xác định được là: 153,50 C
V. Tr lời câu hỏi:
Câu 1: Sự phân loại các vật liệu từ, các đặc tính của vật liệu sắt từ? Thuyết miền
từ hóa tự nhiên trong vic giải thích đặc tính của vật liệu sắt từ?
Phân loại vật liệu sắt từ:
Để phân loại vật liệu từ trên quan điểm nghiên cu cơ bản, người ta dựa và du và
độ lớn của độ cảm t
sphthuộc của và nhiệt độ. Ngoải ra, còn có
nhiuch pn loại khác nữa như việc phân loại dựa vào cu trúc,…
+ Chất nghịch từ:
< 0, |
| <<1.
Khi không ttrường ngoài tác dụng, chất nghịch từ không momen từ. Khi
t trường ngoài tác dụng, momen t của chất nghịch từ ngược hướng với
hướng từ trường ngoài.
+ Chất thuận từ:
> 0, |
| <<1.
T trường của chất thun từ cùng hướng với từ trường ngoài.
+ Chất sắt từ:
> 0, |
| >>1.
Là chất momen từ tự phát dưới một nhiệt độ đặc trưng cho từng chất, gọi là
nhit độ Curie.
+ Chất phản sắt từ:
> 0,
không lớn.
Là chất momen từ định hướng dối song song và btrừ nhau i một nhiệt
độ xác định, gi là nhit độ Nell (TN).
4
+ Chất ferit từ:
> 0,
có g trị tương đối lớn.
Là các chất momen từ tphát dưới nhiệt độ Curie, sắp xếp đói song song
nhưng không bù trừ nhau.
Các đặc tính của vật liệu sắt từ:
+ c chất sắt tthong thường dễ đạt giá trị bão hòa trong ttrường ngoài cường
độ nhỏ. Từ độ bão hòa của chất sắt từ thường có giá tr lớn.
+ Các tính cht thú của vật liệu được ứng dụng nhiều trong đời sống và k
thut: từ trễ, hiện tượng tgio, hin tượng từ điện trở, độ dẫn từ,…
+ Tính cht sắt tchỉ xuất hiện trong 1 khoảng nhiệt độ xác định. Nếu khối sắt từ
bnung nóng đến nhiệt đT
TC thì tính chất sắt tbiến mất và vật chuyển thành
thun từ. Tại nhiệt độ TC, một s tính chất liên quan đến trật t t tính dị
thường theo nhiệt độ như: hệ số giãn nở nhiệt, nhiệt dung, t giảo,
Thuyết miền từ hóa tự nhiên:
+ c tính chất ca sắt từ thể giải thích dựa trên thuyết miền từ hóa từ nhiên.
Theo thuyết Weiss, trong chất sắt từ 1 từ trường phân từ. Ttrường này tác
dụng lên các spin tđể chúng sắp xếp song song hình thành nên các min từ
hóa tnhiên (đômen từ). Việc phân chia các đômen từ đm bảo ng ng trong
vật cực tiểu.
+ Mỗi mẫu sắt từ li được cấu tạo từ nhiều đômen, mỗi đômen thường có kích
thước khoảng 0,01
0, 1 mm cha khoảng 1011 1019 nguyên từ. Bình
thường, khi không có từ trường ngoài các đomen này định hướng hỗn loạn nên vật
sắt từ vẫn không từ trường. Khi đặt ttrường ngoài vào, xy ra hin tượng từ
hóa và vật liệu có từ tính.
Câu 2: Mch từ từ trờ:
Mch từ kín : các khung sắt từ kín hình dạng khác nhau. Đối với một mạch
từ kín thì đưng sức tchỉ chạy trong mạch và không thoát ra ngoài.
Mch từ h: Một mạch tkhông được tạo bởi khung từ kng kín gọi là mạch từ
h. Đi vi mahcj từ hở, một phần đường sức từ sẽ nằm ở ngoài mch từ.
Từ trờ:
Xét mt mạch từ đơn giản gồm 2 đoạn
mạch trong khung sắt từ có tiết diện
ngang S, có độ từ thẩm
và đoạn mạch
là khe hở ( kng khí) nhỏ có cùng
tiết diện và có độ từ thẩm k
.
Hình 2: Mạch từ không phân nhánh.
5
Suất từ động: NI
m
Với: N là s vòng dây điện cuốn trên khung; I cường độ dòng din qua
cun dây; m
được gọi là suất từ động.
T thông liên hvi suất từ động theo biểu thức:
m
m
R
Với Rm gi là từ trở toàn phn của mạch, với mạch đang xét thì:
Rm=S
l
S
l
k
k
00
l là chiu dài trung bình của khung; k
llà khong cách khe hở.
Các đại lưng: rm = S
l
0
, và rmk = S
l
k
k
0
là từ trở tương ứng.
Vậy Rm = rm + rmk, tức là ttrở toàn phn của mch tkhông pn nhánh bằng
tổng các từ trờ của các mạch thợp thành. Kết quả này cũng đúng với mạch từ
không phân nhánh gm nhiều đonạ mạch từ hợp thành
Rm = rm1 + rm2 + … + rmn.
Câu 3: Nguyên tắcc định nhiệt độ Curie bằng phương pháp cảm ứng điện từ:
Sơ đồ nguyên lý phép đo:
- Biến thế 1 mắc qua ổn áp cung cấp
hiu điện thế xoay chiều cho cuộn sơ cấp.
- Biến thế 2 cung cấp điện một chiu cho
bếp H.
- Cặp nhiệt điện C dùng để đo nhiệt độ
ca thanh ferit. Tín hiu từ C và cuộn th
cấp được nối với máy tính qua cạc ADC. H: lò nung,
Trong máy đã sẵn một bảng chuẩn của N1: cuôn sơ cấp.
sut điện động theo nhiệt độ. N2: cun thứ cấp.
Nguyên tc:
- Khi đặt hiệu điện thé xoay chiu cào cuộn cấp thì hin tượng cm ửng điện
từ xuất hiện hiu điện thế U2 .
N1 N2
H
Ferit
Hình 3. Sơ đồ nguyên lí phép đo