магнитная вязкость. ЛР магнитная вязкость. Отчет по лабораторной работе Студент Шишков Артем Андреевич
 Скачать 157.83 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н.Э. Баумана)  Факультет Энергомашиностроение Кафедра Плазменные энергетические установки Отчет по лабораторной работе Студент Шишков Артем Андреевич (фамилия, имя, отчество) Группа Э8-71 Название дисциплины Плазмодинамика Название лабораторной работы Магнитная вязкость Преподаватель Манегин Д.С., Рязанов В.А. ___________ Фамилия И.О. подпись Москва 2022 СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ Лабораторная работа позволила изучить природу постоянных и переменных магнитов, их свойства и особенности. Был проведен анализ такого явление, как перенос магнитного поля, в ходе которого была исследована характеристика – магнитная вязкость среды. В практической части лабораторной работы были найдены значения данной величины для различных веществ. Также был проведен ряд опытов для исследования переноса магнитного поля в разных условиях. Оборудование, использованное в лабораторной работе: катушки Гельмгольца, датчик Холла, источник постоянного тока, медные маятники, один конец которого выполнен в форме целого круга, а другой – в форме круга с прорезями, медный маятник, конец которого выполнен в форме пластины, трубка из нержавеющей стали, медная трубка, неодимовые магниты, стальные магниты, медная трубка длиной 2 метра, секундомер, цифровой штангенциркуль, рулетка. Цель работы: ознакомиться с явлением магнитной вязкости на примере взаимодействия проводника с внешним магнитным полем. Задачи: рассмотреть магнитные свойства различных материалов; изучить принцип работы датчика Холла; изучить устройство катушек Гельмгольца; записать уравнение переноса магнитного поля и разобрать его составляющие; сравнить вязкость различных сред; оценить энергию магнитного поля. Объектом исследования в лабораторной работе является магнитная вязкость. Предметом исследования в лабораторной работе является явление переноса магнитного поля. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Теоретическая часть Источники магнитного поля Магниты – устройства, создающие в том или ином пространстве магнитное поле. Разделяют естественны магниты и искусственные. Например, Земля – естественный магнит, создающий пoле так называемого земного магнетизма. Естественными магнитами также являются и некоторые сорта железных руд. Однако широкое распространение имеют лишь искусственные магниты: переменные магниты(электромагниты) и постоянные магниты. Электромагниты Электромагнит создает магнитное поле с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током. Для того чтобы усилить это поле и направить магнитный· поток по определенному пути, в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, выполняемый из магнитомягкой стали. Основные части электромагнита представлены на рисунке 1.  1 – обмотка, 2 – неподвижные части магнитопровода, 3 – якорь, 4 – каркас катушки, 5 – рабочий зазор, 6 – паразитный зазор Рисунок 1 – Основные части электромагнита [1] Якорь – часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма. Рабочий зазор – воздушный промежуток, в котором возникает полезная сила. Паразитный зазор – воздушный промежуток, в котором не возникает усилие в направлении возможного перемещения якоря. Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами [1]. Область применения электромагнитов очень широка: бытовые приборы (магнитофоны, телевизоры, электробритвы), техника связи (телефония, радио), медицинская аппаратура, ускорение заряженных частицах в синхрофазотронах, электромагнитные машины (замки, вибраторы, подъемная техника и др.). Постоянные магниты Постоянный магнит представляет собой деталь из специального магнитотвердого материала, способного после намагничивания (с помощью электромагнита) самостоятельно и практически неограниченное время поддерживать магнитное поле. Благодаря огромному прогрессу современной химии и металлургии созданы сплавы для изготовления постоянных магнитов с исключительно высокими магнитными характеристиками. Постоянные магниты, благодаря высоким характеристикам сплавов, из которых они выполняются, получили широкое распространение в самых различных областях техники. Их используют для создания постоянного магнитного поля в устройствах, преобразующих электрическую энергию в механическую (поляризованные и магнитоэлектрические системы аппаратов, регистрирующие устройства, магнетроны, фокусирующие устройства, · дугогасящие системы аппаратов и т. п.). Они применяются также в устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую (магнето, микрофоны, электрогенераторы и т. д.). Широкое применение нашли постоянные магниты также в качестве тормозных магнитов, например, в различных индукционных системах электрических аппаратов. Разнообразие конструкций устройств с применением постоянных магнитов приводит к возникновению множества форм их исполнения. На рисунке 2 показаны примеры выполнения постоянных магнитов, магнитных цепей и рабочих воздушных зазоров в некоторых устройствах с постоянными магнитами.  Рисунок 2 – Примеры выполнения постоянных магнитов [1] Классификация магнетиков Магнетиками называются вещества, которые при внесении во внешнее поле изменяются так, что сами становятся источниками дополнительного магнитного поля. Разделяют диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Диамагнетики – это вещества, молекулы которых в отсутствие внешнего магнитного поля не обладают магнитными моментами. Диамагнетики имеют малую по абсолютной величине отрицательную магнитную восприимчивость (χ < 0) и меньшую единицы магнитную проницаемость (μ < 1). Вектор намагниченности  в диамагнетиках антипараллелен намагничивающему полю  , поэтому результирующее поле в диамагнетиках  всегда слабее внешнего поля . Диамагнетиками являются инертные газы, многие органические соединения, некоторые металлы (Bi, Zn, Au, Cu, Ag, Hg), молекулярный водород, стекло, мрамор и др. Парамагнетики – вещества, у которых собственный магнитный момент атомов отличен от нуля. Парамагнетики имеют малую по величине положительную магнитную восприимчивость (χ > 0) и несколько больше единицы магнитную проницаемость (μ > 1). Магнитное поле стремится установить магнитные моменты атомов вдоль  , а тепловое движение стремится разориентировать их равномерно по всем направлениям. В результате устанавливается некоторая преимущественная ориентация моментов вдоль поля, тем большая, чем больше , и тем меньшая, чем выше температура. Парамагнетиками являются Na, K, Rb, Cs, Mg, Al, Мn, Рt, О, растворы солей железа и др.Ферромагнетики –вещества, способные намагничиваться очень сильно, внутреннее поле в таких веществах может в 102 – 106 раз превышать внешнее магнитное поле. Ферромагнетики имеют положительную магнитную восприимчивость (χ > 0) и много больше единицы магнитную проницаемость (μ >> 1). Ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, сплавы и соединения этих элементов, некоторые сплавы и соединения Mn и Cr с неферромагнитными элементами и др. Ферромагнетики, кроме способности сильно намагничиваться, обладают рядом свойств, существенно отличающих их от других магнетиков. Зависимость намагниченности , аследовательно, и индукции результирующего поля от намагничивающего внешнего поля  в ферромагнетиках нелинейная.Намагниченность ферромагнетика определяется не только существующим внешним магнитным полем, но и предысторией намагничивания. Зависимость намагниченности ферромагнетика при данной напряженности намагничивающего поля от предшествующих состояний называется магнитным гистерезисом. При некоторой температуре, называемой точкой Кюри, ферромагнетик утрачивает свои особые свойства. |