7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Hasonló dokumentumok
Mágneses szuszceptibilitás mérése

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Mágneses szuszceptibilitás mérése

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Mágneses szuszceptibilitás mérése

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Rugalmas állandók mérése

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

5. Fajhő mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Rugalmas állandók mérése (2-es számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Rugalmas állandók mérése

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Félvezetk vizsgálata

(III) Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata (Ablakhoz közeli mérőhely)

Mag-mágneses rezonancia

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

2. Rugalmas állandók mérése

Az elektromágneses tér energiája

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Nanokristályos lágymágneses vasmagok minősitése

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Rugalmas állandók mérése

8. Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése jegyzőkönyv

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Modern fizika laboratórium

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Ohm törvénye. A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel.

MÁGNESESSÉG. Türmer Kata

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Oktatási Hivatal. A 2008/2009. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának feladatlapja. FIZIKÁBÓL II.

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: Az optikai pumpálás. A beadás dátuma: A mérést végezte:

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Mérési jegyzőkönyv. M1 számú mérés. Testek ellenállástényezőjének mérése

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

Magspektroszkópiai gyakorlatok

A felmérési egység kódja:

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

Vasmagok jellemzőinek mérése

tápvezetékre jellemző, hogy csak a vezeték végén van terhelés, ahogy az 1. ábra mutatja.

Vasmagok jellemzőinek mérése

Kiegészítő tudnivalók a fizikai mérésekhez

Mikroszkóp vizsgálata és folyadék törésmutatójának mérése (8-as számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Lineáris erőtörvény vizsgálata és rugóállandó meghatározása

Atomi er mikroszkópia jegyz könyv

Tekercsek. Induktivitás Tekercs: induktivitást megvalósító áramköri elem. Az induktivitás definíciója: Innen:

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

1. Gauss-eloszlás, természetes szórás

3. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Keresztmetszet másodrendű nyomatékainak meghatározása

Abszolút és relatív aktivitás mérése

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

EHA kód: f. As,

Hőmérsékleti sugárzás

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVI-a, Zalău Proba experimentală, 3 iunie 2013

Időben állandó mágneses mező jellemzése

A mágneses tulajdonságú magnetit ásvány, a görög Magnészia városról kapta nevét.

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

NYOMÁS ÉS NYOMÁSKÜLÖNBSÉG MÉRÉS. Mérési feladatok

Transzformátorok tervezése

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

A gravitáció összetett erőtér

3.1. ábra ábra

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

1. fejezet. Gyakorlat C-41

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Napelem E Bevezetés. Ebben a mérésben használt eszközök a 2.1 ábrán láthatóak.

Analóg-digitál átalakítók (A/D konverterek)

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Központosan nyomott vasbeton oszlop méretezése:

Elektronspin rezonancia

4. feladat Géprajz-Gépelemek (GEGET224B) c. tárgyból a Műszaki Anyagtudományi Kar, nappali tagozatos hallgatói számára

Magnesia. Itt találtak már az ókorban mágneses köveket. Μαγνησία. (valószínű villámok áramának a tere mágnesezi fel őket)

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA FELADATOK

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

Nagy számok törvényei Statisztikai mintavétel Várható érték becslése. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Átírás:

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: 2008. 10. 22. Leadás dátuma: 2008. 11. 05. 1

1. A mérési összeállítás A mérési összeállítás sematikus ábrája látható az 1. ábrán. A mágneses teret egy elektromágnessel hozzuk létre, aminek a tápegységgel változtatható az árama, tehát változtatható a mágneses tér nagysága. A mágneses térbe egy Hall-szondát erősítettünk melynek az árama beállítható, és mérjük rajta a Hallfeszültséget. A Hall-szonda hitelesítéséhez a Leybold-típusú fluxusmérőt használjuk. A minta szuszceptibilitásának meghatározásához az analitikai mérlegre akasztjuk a mintát, és mérjük mennyit változik a tömege, vagyis mekkora erő hat rá a mágneses tér hatására. 1. ábra. Szuszceptibilitás mérése Gouy-módszerrel 2. A mérés ismertetése Az első része a mérésnek a Hall-szonda hitelesítése. A fluxusmérő tekercset behelyezzük a mágnespofák közé. Beállítjuk a Hall-áramot. A fluxusmérő méréshatárát 10 3 -ra állítjuk. Kompenzáljuk az offset feszültséget az Auto Comp gomb megnyomásával. A mérési mód választót átkapcsoljuk Vs állásba és a potenciométerrel megállítjuk a kijelzőn megjelenő érték kúszását. Ezután a Reset 1

móddal nullázzuk az integrátort. Visszakapcsoljuk a Vs módot és a mérőtekercset lassan kihúzzuk a mágneses térből. A nullázást és a mérőtekercs kihúzását megismételjük különböző áramerősségek esetén, és minden esetben felírjuk a kijelzőn megjelenő fluxusváltozást. A második részben minden egyes mintának kell meghatározni a szuszceptibilitását. Az áramot kikapcsoljuk, mintát a mérlegre akasztjuk, és feltesszük az elektromágnes fedőlapját. Tárazzuk a mérleget, hogy a kijelző nullázódjon. Beállítjuk a Hall-áramot. Ezután a különböző áramok esetén felírjuk a mintára ható erőt (illetve az F/g értékeket), és a Hall-feszültséget. Ugyanezeket megismételjük minden minta esetében, illetve megmérjük minden minta geometriai adatait. Végül a Hall-szonda RH d állandóját ellenőrizzük úgy, hogy állandó B indukcióérték mellett mérjük a különböző I H Hall-áramokhoz tartozó U H Hallfeszültséget. 3. A Hall-szonda hitelesítése A 2. mérőhelyen mértem, ahol a mérőtekercs adatai: r k = (4, 80 ± 0, 05)mm, r b = (3, 15 ± 0, 05)mm, n = 194. Ezekből az adatokból a mágneses tér kiszámolható adott fluxus esetén: B = φ nf ahol F az átlagos menetfelület, amit az alábbi összefüggés határoz meg: F = π 3 (r2 k + r k r b + r 2 b) Az 1. táblázatban feltüntettük a gerjesztő áramot (I), a mért Hall-feszültséget (U H ), a mért fluxusváltozást (φ), illetve a fluxusváltozásból számolt mágneses indukciót (B). I(A) U H (mv ) φ(mv s) B(T) 0,0-1,4 0,09 0,0092 0,5 15,7 1,05 0,1075 1,0 33,3 2,05 0,2099 1,5 51,4 3,09 0,3163 2,0 68,9 4,06 0,4156 2,5 87,1 5,07 0,5190 3,0 104,1 6,10 0,6245 3,5 120,0 7,00 0,7166 4,0 134,2 7,71 0,7893 1. táblázat. A Hall-szonda hitelesítési adatai A táblázat adataiból ábrázolhatjuk az adott I H = 5mA Hall-áram melletti B U H egyenest. Az adatpontok és az illesztett egyenes a 2. ábrán látható. 2

0.8 0.7 0.6 0.5 B(T) 0.4 0.3 0.2 0.1 0-20 0 20 40 60 80 100 120 140 U H (mv ) 2. ábra. A Hall-szonda hitelesítési egyenese 5 ma-es Hall-áram esetén Az illesztett egyenes meredeksége: m = (5, 79 ± 0, 02) 10 3 T mv, tengelymetszete: b = (0, 017 ± 0, 002)T Tehát a hitelesítési egyenes egyenlete, amibe ezentúl behelyettesíthetjük az U H értékeket: B = 5, 79U H + 0, 017 Ebből az egyenesből meghatározható a Hall-szondára jellemző RH d következő képlet alapján: U H = R H d I HB állandó a Tehát ez alapján a mérés alapján RH d = (34, 5 ± 0, 3) V AT. Ugyanezt az állandót meghatározhatjuk úgy is, hogy állandó B mágneses indukció mellett az I H Hall-áram változtatásával mérjük az U H Hall-feszültséget. A mért adatokra illesztett egyenes meredekségéből az előző képlet alapján meghatározható az RH d állandó. Az állandó mágneses indukciót, I = 2A gerjesztő árammal hozzuk létre, ami az 1. táblázat alapján B = 0, 4156T mágneses indukciónak felel meg. Az összetartozó Hall-áram és Hall-feszültség párokat a 2. táblázatban rögzítettük: I H (ma) U H (mv ) I H (ma) U H (mv ) 3,5 48,6 5,5 76,8 4,0 55,6 6,0 83,8 4,5 62,6 6,5 90,1 5,0 69,8 7,0 95,3 2. táblázat. A Hall-szonda összetartozó árama és feszültsége 3

Az adatpontokat ábrázolva és egyenest illesztve rájuk a 3. ábrához jutunk. Az illesztett egyenes meredekségéből a Hall-szonda állandója: R H d = (33, 93 ± 0, 07) V AT Ez jó összhangban van az előző részben kiszámolt értékkel. 100 95 90 85 UH(mV ) 80 75 70 65 60 55 50 45 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 I H (ma) 3. ábra. A Hall-szonda összetartozó árama és feszültsége 4. A minták szuszceptibilitásának meghatározása A szuszceptibilitás kiszámítására minden minta esetében a következő képletet használjuk, ahol A a minta keresztmetszete, κ 0 = 3, 77 10 7 a levegő szuszceptibilitása és µ 0 = 4π 10 7 a vákuum permeabilitása. F = (κ κ 0)A 2µ 0 B 2 A képlet alapján az F B 2 adatpárokra egyenest illesztve, az egyenes m meredekségéből a minta mágneses szuszceptibilitása a következőképpen számolható: κ = κ 0 + 2µ 0m A A kapott érték hibáját a hibaterjedés szabályainak megfelelően a következőképpen számolhatjuk: κ κ = m m + A A A 12-es számú alumínium minta átmérője: d = (7, 74 ± 0, 01)mm, ebből a keresztmetszete: A = (47, 05±0, 06) 10 6 m 2. A szuszceptibilitás mérés adatait 4

F I(A) U H (mv ) g (mg) B(T) B2 (T 2 ) F(µN) 0.0-1.0 0.0 0.011 0.0001 0 0.5 15.7 0.1 0.108 0.0116 0.98 1.0 33.0 0.8 0.208 0.0433 7.85 1.5 50.8 2.1 0.311 0.0968 20.6 2.0 68.9 3.9 0.416 0.1730 38.3 2.5 86.3 6.1 0.517 0.2669 59.8 3.0 103.8 8.9 0.618 0.3819 87.3 3.5 119.8 11.8 0.711 0.5050 115.8 4.0 134.5 14.8 0.796 0.6332 145.2 3. táblázat. A 12-es számú minta szuszceptibilitás mérésének adatai és a 3. táblázatben rögzítettük. A B indukciót az U H Hall-feszültség hitelesítési egyenletbe való behelyettesítésével számoltuk. Az F B 2 adatpontok és a rájuk illesztett egyenes látható a 4. ábrán. Az illesztett egyenes meredeksége: m = (232, 7 ± 0, 5) 10 6 N T 2. 160 140 120 100 F(10 6 N) 80 60 40 20 0-20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 B 2 (T 2 ) 4. ábra. A 12-es számú minta szuszceptibilitásának mérése Behelyettesítés után a 12-es számú alumínium minta mágneses szuszceptibilitása: κ 12 = (1, 281 ± 0, 004) 10 5 A 19-es számú réz minta átmérője: d = (7, 965 ±0, 066)mm, ebből a keresztmetszete: A = (49, 8 ± 0, 8) 10 6 m 2. A szuszceptibilitás mérés adatait és a 4. táblázatben rögzítettük. Az F B 2 adatpontok és a rájuk illesztett egyenes látható a 5. ábrán. Az illesztett egyenes meredeksége: m = ( 161, 9 ± 0, 5) 10 6 N T 2. 5

F I(A) U H (mv ) g (mg) B(T) B2 (T 2 ) F(µN) 0.0-1.3 0.0 0.009 0.0001 0 0.5 15.3-0.4 0.106 0.0111-3.92 1.0 32.8-0.9 0.207 0.0428-8.83 1.5 49.9-1.8 0.306 0.0936-17.7 2.0 68.7-3.1 0.415 0.1720-30.4 2.5 86.3-4.6 0.517 0.2669-45.1 3.0 103.9-6.5 0.619 0.3826-63.8 3.5 120.0-8.6 0.712 0.5067-84.4 4.0 134.0-10.6 0.793 0.6286-104 4. táblázat. A 19-es számú minta szuszceptibilitás mérésének adatai 0-20 -40 F(10 6 N) -60-80 -100-120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 B 2 (T 2 ) 5. ábra. A 19-es számú minta szuszceptibilitásának mérése Behelyettesítés után a 19-es számú réz minta mágneses szuszceptibilitása: κ 19 = ( 7, 79 ± 0, 15) 10 6 Az utolsó minta egy kissé ferromágneses anyagból készült cső. Ennek a csőnek a belső átmérője: r b = (5, 10 ± 0, 07)mm, a külső átmérője: r k = (7, 961 ± 0, 004)mm, és ezekből a keresztmetszete: A = (29, 35 ± 0, 31) 10 6 m 2 A szuszceptibilitás mérés adatait és a 5. táblázatben rögzítettük. Az F B 2 adatpontok és a rájuk illesztett egyenes látható a 6. ábrán. Az illesztett egyenes meredeksége: m = (36906, 6 ± 69, 95) 10 6 N T 2. Behelyettesítés után a cső alakú minta mágneses szuszceptibilitása: κ cso = (3, 16 ± 0, 04) 10 3 6

F I(A) U H (mv ) g (mg) B(T) B2 (T 2 ) F(µN) 0.0-1.2 0.0 0.010 0.0001 0 0.5 15.7 45.5 0.108 0.0116 446.4 1.0 32.8 165.2 0.207 0.0428 1621 1.5 50.6 370.2 0.310 0.0961 3632 2.0 68.6 656.9 0.414 0.1716 6444 2.5 87.0 1032.3 0.521 0.2712 10127 3.0 104.3 1458.0 0.621 0.3855 14303 3.5 119.9 1911.5 0.711 0.5058 18752 4.0 134.9 2398.5 0.798 0.6369 23529 5. táblázat. A cső alakú minta szuszceptibilitás mérésének adatai 25000 20000 F(10 6 N) 15000 10000 5000 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 B 2 (T 2 ) 6. ábra. A cső alakú minta szuszceptibilitásának mérése Mindhárom mérés eredménye visszaadta a várható értékeket, mégpedig azt, hogy az alumínium paramágneses, a réz diamágneses és a harmadik minta kis mértékben ferromágneses. 7