Thí nghiệm môn Vật lý – Bài 3: Xác định nhiệt độ curie của sắt từ – Giáo Án, Bài Giảng

Dụng cụ :1. Bộ thí nghiệm vật lý Mc – 957 .2. Các dây dẫn dùng để nối mạch điện ( 9 dây ) .

 3. Nguồn điện ~220V.

I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .Các vật tư sắt từ ( thí dụ như : Fe, Ni, Co, ferit ,. ), nếu được đặt vào từ trường, sẽ bị từ hoá ( nhiễm từ tính ) rất mạnh. Nguyên nhân là dobên trong khối sắt từ khi đó Open một từ trường phụ cùng hướng và rất lớn so với. Vì vậy từ trường tổng hợp trong sắt từ có giá trị bằng 🙁 1 )Hệ số tỷ suất gọi là dộ từ thẩm tỷ dối của sắt từ. Trị số của phụ thuộc vào phức tạp vào độ lớn của và hoàn toàn có thể đạt tới 104 – 105, nghĩa là từ trường tổng hợp trong khối sắt từ hoàn toàn có thể lớn gấp hàng vạn lần so với từ trường ngoài. Do đặc tính này, những vật tư sắt từ được dùng thoáng rộng trong kỹ thuật điện để làm lõi từ của biến thế điện, động cơ điện, nam châm hút điện, rơ le điện từ .

doc6 trang | Chia sẻ : lephuong6688| Lượt xem : 1179

| Lượt tải: 1

download

Bạn đang xem nội dung tài liệu Thí nghiệm môn Vật lý – Bài 3: Xác định nhiệt độ curie của sắt từ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Thí nghiệm vật lý Bài 3 : Xác định nhiệt độ Curie của sắt từ Dụng cụ : 1. Bộ thí nghiệm vật lý Mc – 957. 2. Các dây dẫn dùng để nối mạch điện ( 9 dây ). 3. Nguồn điện ~ 220V. I. Cơ sở triết lý. Các vật tư sắt từ ( thí dụ như : Fe, Ni, Co, ferit, …… ), nếu được đặt vào từ trường, sẽ bị từ hoá ( nhiễm từ tính ) rất mạnh. Nguyên nhân là dobên trong khối sắt từ khi đó Open một từ trường phụ cùng hướng và rất lớn so với. Vì vậy từ trường tổng hợp trong sắt từ có giá trị bằng : ( 1 ) Hệ số tỷ suất m gọi là dộ từ thẩm tỷ dối của sắt từ. Trị số của m phụ thuộc vào phức tạp vào độ lớn của và hoàn toàn có thể đạt tới 104 – 105, nghĩa là từ trường tổng hợp trong khối sắt từ hoàn toàn có thể lớn gấp hàng vạn lần so với từ trường ngoài. Do đặc tính này, những vật tư sắt từ được dùng thoáng rộng trong kỹ thuật điện để làm lõi từ của biến thế điện, động cơ điện, nam châm hút điện, rơ le điện từ … Có thể lý giải đặc tính của sắt từ bằng thuyết miền từ hoá tự nhiên. Theo thuyết này, cấu trúc của khối sắt từ gồm những miền rất nhỏ cỡ 10-5-10 – 6 ( m ) gọi là miền từ hoá tự nhiên. Trong mỗi miền, do có ” lực tương tác trao đổi “, mô men từ spin của những Electron khuynh hướng song song với nhau, tạo thành miền từ hoá đến mức bão hoà. Nừu chưa có từ trường ngoài, mô men từ của những miền khác nhau sắp xếp hõn loạn nên mô men từ tổng hợp của khối sắt từ bằng 0 và sắt từ không có từ tình. Nếu đặt vào từ trường khá mạnh, trong khối sắt từ sẽ xảy ra quy trình ” vách ” của những miền từ hoá tự nhiên và quy trình quay mô men từ của những miền thưeo hưopừng song song với từ trường ngoài. Kết quả là cả khối sắt từ trở thành một miền từ hoá có mô men từ rất lớn, do đó gây ra từ trường phụ cùng hướng và rất lớn so với từ trường ngoài. Tuy nhiên, nếu khối sắt từ được nung nóng đến nhiệt độ T ³ Tc, thì hoạt động nhiệt của những nguyên tử sẽ tăng mạnh, phá vỡ cấu trúc của những miền từ hoá tự nhiên, làm mất đặc tính của sắt từ. Khi đó độ từ thẩm của sắt từ giảm rất nhanh tới giá trị m ằ 1 và B ằ Bo. Nhiệt độ Tc được gọi là nhiệt độ Curie, giá trị của nó nhờ vào vào thực chất của sắt từ. Thí dụ : nhiệt độ Curie của sắt là 780 oC, của Ni là 350 oC, của kim loại tổng hợp 30 % Ni + 70 % Fe là 80 o – 85 oC … Nhiệt độ Curie Tc của vật tư sắt từ có ý nghĩa trong thực tiễn. Nếu biết Tc, ta hoàn toàn có thể chọn khoảng chừng nhiệt độ thao tác thích hợp so với những linh phụ kiện điện và điện tử có sử dụng lõi sắt từ. Mặt khác, sự đổi khác đột biến của độ từ thẩm m của sắt từ ở nhiệt độ Curie cũng được ứng dụng để sản xuất những bộ cảm ứng, những rơ le nhiệt-điện từ dùng điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa nhiệt độ trong lò hơi, nồi cơm điện … Trong thí nghiệm này, ta sẽ xác lập nhiệt độ Curie của Ferit ( sắt từ bản dẫn ) bằng giải pháp cảm ứng điện từ. Thiết bị thí nghiệm sắp xếp như trên hình 1. a. Thanh Ferit F được đặt ở bên trong lò điện D. Lò điện D nối vời nguồn điện xoay chiều ~ 50V, nó gồm hai cuộn dây điện trở giống nhau mắc tiếp nối đuôi nhau và cuốn ngược chiều nhau sao cho khi dòng điện chạy qua lò điện thì thanh Ferit F bị nung nóng, nhưng dòng điện này không sinh ra từ trường. Nhiệt độ T của thanh Ferit F đo bằng cặp nhiệt điện C mắc tiếp nối đuôi nhau với milivônkế ( mV ). Hai cuộn dây cảm ứng-cuộn sơ cấp S và cuộn thứ cấp T, cuốn chồng lên nhau bao quanh lò điện D. Cuộn sơ cấp S nối với nguồn điện ~ 3V và cuộn thứ cấp T nối với microampekế mA. sơ đồ nguyên tắc của mạch điện của thí nghiệm trình diễn trên hình 1. b, trong đó R1 và R = 2 là điện trở thuần của cuộn sơ cấp S và cuộn thứ cấp T còn L là thông số tự cảm của cuộn S.trị số của Lphụ thuộc vào kích cỡ, số vòng dây của cuộn sơ cấp S và tỷ suất với độ từ thẩm tỷ đối m của thanh Ferit F đặt bên trong cuộn dây đó. Hình 1. T C Đ S F MA mV – 3V – 50V R1 R2 L i1 iC MA – U1 Nếu đặt hiệu điện thế xoay chiều u1 vào hai đầu của cuộn dây sơ cấp S, trong cuộn dây sẽ có dòng điện xoay chiều i1 chạy qua và làm Open suất điện động tự cảm e1c có giá trị bằng : ( 2 ) Với N1 là số vòng dây, còn là vận tốc biến thiên từ trải qua mõi vòng dây của cuộn sơ cấp S. vận dụng định luât ôm cho đoạn mạch của cuôn sơ cấp S ta có : u1 = i1. R1 – e1c. Suy ra : e1c = i1. R1 – u1 ( 3 ) Vì cuộn thứ cấp T cuốn chông lên cuộn sơ cấp S trên cùng thanh Ferit F, nên vận tốc biến thiên từ trải qua mỗi vòng dây của cuộn thứ cấp T cũng bằng, do đó xuất điện động cảm ứng e2c Open trong cuộn thứ cấp T có giá trị bằng : ( 4 ) Với N2 là số vòng dây của cuộn thứ cấp T. So sánh ( 2 ) với ( 4 ), đồng thời quan tâm đến ( 3 ), ta tìm được : ( 5 ) khi nung nóng thanh Ferit F đến nhiệt độ Curie Tc, độ từ thẩm tỷ đối của Ferit giảm nhanh xuống đến giá trị m ằ 1 và thông số tự cảm của cuộn sơ cấp S cũng giảm xuống đến giá trị rất nhỏ, thực tiễn hoàn toàn có thể coi L ằ 0. Khi đó xuất điện động rtự cảm trong cuộn sơ cấp e1c ằ 0 và u1ằ i1. R1. Từ công thức ( 5 ), ta suy ra : e2c ằ 0 và dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn thứ cấp T cũng giảm xuống đến giá trị ic ằ 0. Như vậy, muốn xác lập nhiệt độ Curie Tc của thanh Ferit F, ta chỉ cần theo dõi giá trị của dòng cảm ứng ic chạy qua cuộn thứ cấp T thay đối phụ thuộc vào nhiệt độ của thanh Ferit F II. Trình tự thí nghiệm. 1. Chuẩn bị bộ thí nghiệm MC-95. 7 để triển khai thí nghiệm này : 1.1 Chưa cắm phích lấy điện của bộ MC-95. 7 vào nguồn điện ~ 220V. 1.2 Dùng những dây dẫn nối mạch điện trên mặt máy MC-95. 7 ( hình 2 ) : – Lò điện D nối với nguồn ~ 50V-1 A. – Cuộn sơ cấp S nối với nguồn ~ 3V-1 A. – Cuộn thứ cấp T nối với microampekế mA. – Cặp nhiệt điện Cnối với milivônkế điện tử mV. – Các công tắc nguồn K, K1, K2 ở trạng thái ngắt điện. Lò điện D ~ 50V Cuộn sơ cấp S ~ 3V Cuộn thứ cấp T ~ Cặp nhiệt C Nguồn xoay chiều AC ~ 50V-1 A ~ 3V-1 A ~ 50V ~ 3V. . K1 K2 mV mA mA mV ” O “. K Hình 2 : 2. Mời thầy giáo kiểm tra mạch điện trên mặt mý MC-95. 7 và cắm phích lấy điện vào nguồn ~ 220V. Chú ý : khi đó những đèn tín hiệu LED đều chưa sáng. Dùng một dây dẫnnối đoản mạch hai cực của milivônkê điện tử mV. Bấm công tắc nguồn K : đèn LED của nó phát sáng báo hiệu đã có điện vào máy nếu thấy kim của milivônkế điện tử mV lệch khỏi vi trí số 0, thì vặn từ từ núm xoay quay về ” 0 ” để đưa kim quay trở về đúng số 0. Sau đó, tháo bỏ dây dẫ nối đoản mạch hai cực của milivônkế điện tử mV. 3. Bâm scông tắc K2 : đèn LED của nó phát sáng báo hiệu cuộn sơ cấp S đã được nối với nguồn điện ~ 3V và microampekế mA chỉ giá trị Ic của dòng điện cảm ứng chạy qua cuộn thứ cấp T. 4. Bấm công tắc nguồn K1 đèn LED của nó phát sáng báo hiệu lò điện D đã được nối với nguồn điện ~ 50V và nhiệt độ t của thanh Ferit F tăng dần. Khi đó giao thoa của suất nhiệt điện động end của cặp nhiệt điện C trên milivônkế cũng tăng dần. Theo dõi sự biến thiên của dòng điện cảm ứng ic theo nhiệt độ t của thanh Ferit F thông tư qua suất điện động end của cặp nhiệt điện C trên milivônkế mV. Ghi những giao thoa tương ứng của Ic và end vào bảng 1. Chú ý : Tiến hành thí nghiệm trên với cả hai trường hợp : tăng dần nhiệt độ của thanh Ferit F đến gía trị t > tc, tiếp đó lại giảm dần nhiệt độ của thanh Ferit F này đến gía trị t < tc, với tc là nhiệt độ Curie của thanh Ferit F. 5. Ghi những số liệu sau đây vào bảng 1. – Nhiệt độ khởi đầu to của phòng thí nghiệm và gía trị của mỗi độ chia của nhiệt kế. – Hệ số suất nhiệt điện động a của cặp nhiệt điện C. – Gía trị cực lớn Um của thang đo và cấp đúng chuẩn dv của milivônkế. – Giá trị cức đại Im của thang đo và cấp đúng mực dA của microampekế mA. III. câu hỏi kiểm tra. 1. Đặc tính của sắt từ ? Nhiệt độ Curie của sắt từ ? Nêu ý nghĩa và ứng dụng. 2. Trình bày nội dung của giải pháp xác lập nhiệt độ Curie sắt từ. 3. Tại sao đồ thị Ic = f ( end ) có dạng như hình 3 ( xem phần báo cáo giải trình thí nghiệm ) ?. 4. Giải thích rõ cách tính gía trị trung bình của nhiệt độ Curie và sai số của nó. Báo cáo thí nghiệm Xác định nhiệt độ Curie của sắt từ Trường ĐH Sư Phạm Hà Nội 2 Xác nhận của thầy giáo Lớp : …….. Tổ ……….. Họ tên : ………. I. Mục đích thí nghiệm. ……………. II. Kết quả thí nghiệm. 1. Bảng 1. to = …………………. ± ………… oC ; a = …………………. mV. Um = …………. mV ; dv = ……… %. Im = …….. mA ; dA = …… %. Khi nhiệt độ tăng Khi nhiệt độ giảm end Ic end Ic end Ic end Ic Ic a b 0 A end tc – to t – to B Hình 3 : 2. Vẽ đồ thị Ic = f ( end ) và end = a ( t – to ) : ở trang sau 2.1 Chọn trục tung : chiều + trình diễn dòng cảm ứng Ic theo đơn vị chức năng mA, chiều âm trình diễn hiệu nhiệt độ ( t – to ) theo đơn vị chức năng oC và trục hoành trình diễn suất nhiệt điện động end theo đơn vị chức năng mV. 2.2 Vẽ đường cong Ic = f ( end ) và đường cong lấy mẫu cặp nhiệt điện end = a. ( t – to ) theo những số liệu trong bảng 1 trên cùng một đồ thị có dạng như hình 3 so với cả hai trường hợp tăng và giảm nhiệt độ. 3. Xác định nhiệt độ Curie. 3.1 Chọn gía trị tc : khi nhiệt độ tăng vẽ tiếp tuyến ab của đường cong Ic = f ( end ) tại phần dốc nhất của nó. Kðo dài tiếp tuyến ab cắt trục hoành tại điểm A kẻ dường thẳng song song trục tung đi qua điểm A cắt dường thẳng end = a. ( t – to ) tại điểm B. Tung độ của B bộc lộ hiệu nhiệt độ t1c – to = dt1. Lập lại động tác trên khi nhiệt độ giảm, ta tìm được hiệu nhiệt độ : t2c – to = dt2. 3.2 Tính gía trị trung bình và sai số tuyệt đối trung bình của nhiệt độ Curie : – Gía trị trung bình :. – Sai số tuyệt đối trung bình : III. Viết tác dụng. 50 mA 40 30 20 10 0 end mV 50 100 150 200 0C ( t – to ) Ic ( mA ) Đồ thị Ic = f ( end ) và end = a ( t – to )
File đính kèm :

  • docNhiet do Quyri cua sat tu.doc
Xem thêm  5 ứng dụng tư vấn hướng nghiệp - chọn nghề miễn phí - Nguyễn Phạm Yến Dung

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay

5/5 - (1 bình chọn)

Bài viết liên quan

Để lại ý kiến của bạn:

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.