Mágneses szuszceptibilitás mérése

Hasonló dokumentumok
Mágneses szuszceptibilitás mérése

Mágneses szuszceptibilitás mérése

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

Mágneses szuszceptibilitás mérése

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Rugalmas állandók mérése

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Az elektromágneses tér energiája

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Rugalmas állandók mérése

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

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

N I. 02 B. Mágneses anyagvizsgálat G ép A mérés dátuma: A mérés eszközei: A mérés menetének leírása:

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Fázisátalakulások vizsgálata

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

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

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

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Félvezetk vizsgálata

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

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

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

Fajhő mérése. (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre február 26. (hétfő délelőtti csoport)

Rugalmas állandók mérése

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

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

Hőmérsékleti sugárzás

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

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

Mag-mágneses rezonancia

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

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Időben állandó mágneses mező jellemzése

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Modern fizika laboratórium

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

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

Modern fizika laboratórium

EHA kód: f. As,

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Zárt mágneskörű induktív átalakítók

Pótlap nem használható!

Nanokristályos lágymágneses vasmagok minősitése

Fizikai kémia Részecskék mágneses térben, ESR spektroszkópia. Részecskék mágneses térben. Részecskék mágneses térben

7. Laboratóriumi gyakorlat KIS ELMOZDULÁSOK MÉRÉSE KAPACITÍV ÉS INDUKTÍV MÓDSZERREL

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

Mágneses mező tesztek. d) Egy mágnesrúd északi pólusához egy másik mágnesrúd déli pólusát közelítjük.

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

Vezetők elektrosztatikus térben

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

Abszolút és relatív aktivitás mérése

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

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

Fázisátalakulások vizsgálata

2. Rugalmas állandók mérése

Az Ohm törvény. Ellenállás karakterisztikája. A feszültség és az áramerősség egymással egyenesen arányos, tehát hányadosuk állandó.

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

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

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

MÁGNESESSÉG. Türmer Kata

A mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Newton-gyűrűkkel Folyadék törésmutatójának mérése Abbe-féle refraktométerrel

Földmágneses kutatómódszer

Peltier-elemek vizsgálata

Jelgenerálás virtuális eszközökkel. LabVIEW 7.1

VILLAMOS FORGÓGÉPEK. Forgó mozgás létesítése

Mérési hibák

Szupravezetés. Mágneses tér mérő szenzorok (DC, AC) BME, Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Dr. Mészáros István. Előadásvázlat 2013.

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

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

Fizika A2 Alapkérdések

2.Előadás ( ) Munkapont és kivezérelhetőség

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

Magspektroszkópiai gyakorlatok

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

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

Anyagtudomány MÁGNESES ANYAGOK GERZSON MIKLÓS

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

XII. előadás április 29. tromos

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Hall-szondák alkalmazásai

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

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 6. Zeeman-effektus

3. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

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

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

3.1. ábra ábra

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

Átírás:

Mágneses szuszceptibilitás mérése (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre 2006. március 12. (hétfő délelőtti csoport)

1. A mérés elmélete Az anyagok külső mágneses tér hatására polarizálódnak. Általában az anyagok mágnesezhetőségét az M mágnesezettség és a H mágneses térerősség közötti kapcsolat megadásával írhatjuk le. Homogén, izotrop anyag és kis mágneses terek esetén esetén ez a függvénykapcsolat lineáris: M = µ 0 κh, B = µµ 0 H, (1) B = µ 0 H + M (2) ahol κ a mágneses szuszceptibilitás, µ a relatív permeabilitás, amelyek az anyag mágneses viselkedését jellemzik. E két mennyiség között fennáll a µ = 1 + κ összefüggés. Az anyagok mágneses tulajdonságaik alapján három csoportba sorolhatók: paramágneses anyagok: A szuszceptibilitás értéke kis pozitív szám, az anyag mágnesezettsége azonos irányú a külső térrel. diamágneses anyagok: A szuszceptibilitás értéke kis negatív szám, az anyag a külső mágneses térrel ellentétes irányba mágneseződik. ferromágneses anyagok: Az anyag nagy pozitív µ és κ értékekkel jellemezhető. Ekkor már ezek az értékek a H tér függvényei, tehát mágneses szempontból nem egy számmal jellemezhető. A mérés során a különböző minták szuszceptibilitását az ún. Gouy-módszerrel határozzuk meg. A módszer lényege az, hogy a minta egyik vége erős H y térbe lóg, míg a másik vége gyakorlatilag nulla térben helyezkedik el. Ekkor a mintára erő hat, melynek nagysága [1]: F = (κ κ 0)Aµ 0 H 2 y 2 = (κ κ 0)AB 2 y 2µ 0, (3) ahol A a minta keresztmetszete, κ 0 = 3.77 10 7 a levegő szuszceptibilitása, H y, B y rendre a mágneses térerősségvektor, illetve a mágneses indukcióvektor y-irányú komponense. Az erőt B 2 y függvényében ábrázolva egyenest kapunk, melynek meredekségéből meghatározhatjuk az anyag szuszceptibilitását. A mágneses teret egy vasmagos elektromágnes hozza létre, melyet Hall-szondával mérünk. A tényleges szuszceptibilitásmérés előtt hitelesíteni kell a Hall-szondát, melyet egy mérőtekerccsel és a hozzátartozó fluxusmérő 2

berendezéssel végzünk el. A Hall-szondán mérhető feszültséget a következő összefüggés adja meg: U H = R H d I HB, (4) ahol I H a szondán átfolyó áram, B a mérendő mágneses indukció, R H a Hall-állandó, d a félvezető lapka vastagsága. A hengeres mintát belógatjuk a két vasmag közötti légrésbe, ahol a minta felfüggesztési pontja egy Mettlertípusú analitikai mérleghez csatlakozott. A mérleg tárázása után különböző mágneses terek esetén közvetlenül mérhetjük a mintára ható erőt. 2. A mérés A mérést az első, azaz az ablaktól távolabbi mérőhelyen végeztem. 2.1. A Hall-szonda hitelesítése A Hall-szonda áramát egy stabil áramgenerátorral lehet szabályozni, a mérés során I H = 5.01 ma áramot állítottunk be. Majd a tekercsre különböző gerjesztőáramokat adtunk és mértük a szondán megjelenő feszültséget. A mérési adatokat az 1. táblázat tartalmazza, az egyenes illesztés eredménye az 1. ábrán látható. Az első mérőhelyen levő tekercs adatai: n = 194, r k = (4.8 ± 0.05)mm, r b = (3.15 ± 0.05)mm, F = (49.2 ± 1.1)mm 2. Az illesztett egyenes meredeksége: (0.00808 ± 0.00004) T mv, tengelymetszete: (0.017 ± 0.004)T. 2.2. A Hall-állandó meghatározása A hitelesítési egyenes segítségével meghatározhatjuk a szondára jellemző R H d állandót: R H d = 24.7 ± 0.6Ω T. (5) 3

I(A) U H (mv ) Φ(mVs) B(T) 0 2.3 0.29 0.030 0.5 11.9 1.05 0.110 1.0 23.0 1.91 0.200 1.5 34.6 2.83 0.296 2.0 46.3 3.75 0.392 2.5 57.9 4.66 0.488 3.0 69.3 5.54 0.580 3.5 80.3 6.41 0.671 4.0 93.7 7.45 0.780 4.5 101.6 8.06 0.844 5.0 111.6 8.84 0.926 5.55 122.1 9.63 1.008 6.0 129.9 10.24 1.072 6.5 138.3 10.88 1.139 7.0 146.1 11.19 1.172 1. táblázat. A Hall-szonda hitelesítése során mért és számított adatok. B T 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 U H mv 1. ábra. A Hall-szonda hitelesítési egyenese. Az R H d állandót meghatározhatjuk úgy is, hogy a tekercs áramát állandó értéken hagyjuk, majd a szonda áramát változtatva mérjük a Hall-feszültséget. 4

A mérést 0.580 T mágneses indukciójú tér esetén végeztem el. A mérési adatokat a 2. táblázat tartalmazza, a mért pontok illetve az illesztett egyenes a 2. ábrán látható. I(mA) U(mV) 3 42.7 3.5 49.8 4 56.9 4.5 64.0 5 70.9 5.5 78.1 6 84.9 6.5 91.8 2. táblázat. A Hall-szonda hitelesítése más módszerrel. 100 UH mv 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 I ma 2. ábra. A Hall-szonda hitelesítési egyenese más módszerrel. Az illesztett egyenes meredeksége 14.02±0.03Ω, tengelymetszete: 0.7±0.1V. Ezen adatok segítségével R H d = (24.17 ± 0.04) Ω T. 5

2.3. Az alumínium (2-es számú minta) szuszceptibilitásának mérése A 2-es számú minta átmérője, illetve sugara (négy helyen mértem az átmérőt): d = 8.011mm, r = (4.005 ± 0.001)mm. (6) I tekercs (A) U H (mv ) F/g(mg) B(T) B 2 (T 2 ) F(µN) 0 2.3 0 0.035 0.0012 0 0.5 11.9 0.4 0.113 0.0128 3.9 1.0 23.0 1.7 0.203 0.0413 16.6 1.5 34.6 3.9 0.297 0.0883 38.2 2.0 46.3 6.8 0.391 0.1535 66.7 2.5 58.0 10.5 0.486 0.2366 103.0 3.0 69.4 14.7 0.578 0.3349 144.2 3.5 80.5 19.5 0.668 0.4468 191.2 4.05 92.5 25.5 0.765 0.5861 250.1 4.5 102.3 30.5 0.844 0.7137 299.2 5.0 111.5 35.7 0.919 0.8450 350.2 5.55 121.0 41.7 0.996 0.9922 409.0 6.0 130.0 47.6 1.068 1.1426 466.9 6.5 138.3 53.5 1.136 1.2906 524.8 7.0 146.1 59.5 1.199 1.438 583.6 3. táblázat. A 2-es számú minta mérésének adatai. A mérési adatok a 3. táblázatban láthatók, az illesztés eredményét pedig a 3. ábra mutatja. A 3. ábrán látható egyenes meredeksége: m Al = (406 ± 2) µn T. A (3) egyenlet szerint a szuszceptibilitás: κ = κ 0 + 2µ 0m Al A = (2.04 ± 0.02) 10 5, (7) ahol figyelembe vettük a statisztikus hiba mellett a szisztematikus hibát is. Az eredmény alátámasztja, hogy az alumínium valóban paramágneses. 6

F ΜN 600 500 400 300 200 100 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 B 2 T 2 3. ábra. A 2-es minta adatsorának grafikonja. 2.4. Az réz (5-ös minta) vizsgálata A rézről tudjuk, hogy diamágneses anyag. A minta vizsgálata során igen hamar kiderült, hogy a minta nem lehet egykomponensű, hanem ferromágneses anyaggal szennyezett volt, s ez magyarázza a 4. ábrán látható nemlineáris viselkedést. A mért adatokat a 4. táblázat tartalmazza. A minta átmérőjét négy ponton mértem: d = 7.98mm r = (3.99 ± 0.01)mm. (8) 7

I tekercs (A) U H (mv ) F/g(mg) B(T) B 2 (T 2 ) F(µN) 0 2.3 0 0.037 0.0014 0 0.5 12.3 0.7 0.116 0.0136 6.8 1.0 23.2 1.7 0.204 0.0420 16.6 1.5 34.7 2.7 0.298 0.0888 26.4 2.0 46.5 3.4 0.393 0.1548 33.3 2.5 58.2 3.8 0.488 0.2382 37.2 3.0 69.6 4.0 0.580 0.3367 39.2 3.5 80.7 3.8 0.670 0.4490 37.2 4.0 91.4 3.4 0.756 0.5725 33.3 4.5 101.6 2.4 0.839 0.7042 23.5 5.0 111.6 1.5 0.920 0.8465 14.7 5.5 121.1 0.3 0.996 0.9938 2.9 6.0 130.0-1.0 1.068 1.1426-9.8 6.5 138.4-2.3 1.136 1.2924-22.5 7.0 146.1-3.6 1.199 1.438-35.3 4. táblázat. Az 5-ös számú minta mérésének adatai. 2.5. A plexi szuszceptibilitásának mérése A plexiről tudjuk, hogy diamágnes. A mérés menete megegyezik az előzőekkel. A minta átmérőjét négy ponton mértem: d = 7.99mm r = (3.99 ± 0.01)mm. (9) A mérési adatokat az 5. táblázat tartalmazza, az egyenes illesztésének eredménye az 5. ábrán látható. Az 5. ábrán látható egyenes meredeksége: m plexi = ( 176 ± 1) µn. A (3) egyenlettel a szuszeptibilitás: T κ = κ 0 + 2µ 0m plexi A = ( 8.46 ± 0.1) 10 6. (10) Hivatkozások [1] Havancsák Károly: Mérések a klasszikus fizika laboratóriumban, ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, 2003. 8

F ΜN 40 30 20 10 0-10 -20-30 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 B 2 T 2 4. ábra. Az 5-ös minta adatsorának grafikonja. Jól látható, hogy a ferromágnes felmágnesezési szakaszának szűzgörbéjének és a diamágnes negatív meredekségű egyenesének az összege jelenik meg. 0-50 F ΜN -100-150 -200-250 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 B 2 T 2 5. ábra. A plexi minta adatsorának grafikonja. 9

I tekercs (A) U H (mv ) F/g(mg) B(T) B 2 (T 2 ) F(µN) 0 2.5 0 0.037 0.0014 0 0.5 14.1-0.2 0.131 0.0172-1.9 1.0 23.8-0.3 0.209 0.0440-2.9 1.5 35.0-1.1 0.300 0.0902-10.7 2.0 46.5-2.1 0.393 0.1548-20.6 2.5 58.1-3.5 0.487 0.2374-34.3 3.0 69.4-5.2 0.578 0.3349-51.0 3.5 80.7-7.1 0.666 0.4447-69.6 4.0 92.5-9.7 0.765 0.5861-95.1 4.5 101.6-12.2 0.839 0.7042-119.6 5.0 111.6-14.6 0.920 0.8465-143.2 5.5 121.1-17.3 0.996 0.9938-169.7 6.0 130.0-20.1 1.068 1.1426-197.1 6.5 138.4-22.8 1.136 1.2924-223.6 7.0 146.1-25.4 1.199 1.438-249.1 5. táblázat. A plexi minta mérésének adatai. 10