ФЕРРОМАГНЕТИКА
Студенты
Группа
Преподаватель
Дата
Челябинск
Цель работы: изучить зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от температуры, определить температуру Кюри.
Оборудование: ферритовое кольцо с двумя катушками, нагреватель, милливольтметр, термопара с милливольтметром.
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Движение электрона в атоме можно представить в виде замкнутого электрического тока. Этот ток создает свое магнитное поле и обладает магнитным моментом. В теории Бора магнитный момент орбитального движения электрона равен:
Кроме орбитального магнитного момента электрон обладает еще спиновым магнитным моментом. Результирующий магнитный момент атома равен векторной сумме орбитальных и спиновых магнитных моментов.
Намагничивание веществ обусловлено действием магнитного поля на магнитные моменты атомов. Момент силы равен:
Характеристикой намагничивания является вектор намагниченности, равный:
В однородном веществе индукция магнитного поля связана с напряженностью соотношением:
Ферромагнетики – это вещества, способные
Причиной этого является ……
С ростом температуры упорядоченная ориентация магнитных моментов атомов нарушается. При некоторой температуре, называемой температурой Кюри, когда энергия теплового движения атомов становится сравнимой с энергией обменного взаимодействия, упорядоченность исчезает. Ферромагнетик переходит в ………
Исследование температурной зависимости магнитной проницаемости ферромагнетика выполняется на ферритовом кольце, которое находится внутри электронагревателя. На кольце имеются две катушки. По силе тока в первичной катушке и ЭДС во вторичной можно рассчитать магнитную проницаемость по формуле:
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
| Сила тока I, мА | ||||||||
| Параметр С, А/В | 1,1∙103 | |||||||
| Температура t, oC | ||||||||
| ЭДС Е , В | ||||||||
| Магнит.проницаемость μ |
 |
| |||||||||||||||||||
|
|
Среднее значение температуры Кюри, определенное по графику: < t> =
Оценка случайной погрешности измерения температуры Кюри:
d t =
Результат измерения температуры Кюри: t= ±.
Выводы.
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЧИПС, филиал УрГУПС
Кафедра ЕНД
Работа 43
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Студенты
Группа
Преподаватель
Дата
Челябинск
Цель работы: определить зависимость сопротивления полупроводника от температуры, определить энергию активации полупроводника.
Оборудование: полупроводниковый резистор, нагреватель, электронный блок измерения температуры и сопротивления.
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Полупроводники – это кристаллические тела, которые по электропроводности занимают промежуточное положение между металлическими проводниками и изоляторами. Но принципиальным отличием полупроводников от металлов является ……
При абсолютном нуле температуры все электроны связаны, и кристалл является изолятором. Но при комнатных температурах некоторые электроны, получив достаточную энергию теплового движения, могут оторваться от атома, стать свободными. Одновременно образуется вакантная, незаполненная связь, которая называется ……………..
Деление твердых тел на проводники, полупроводники и изоляторы объясняет зонная теория. Для этого достаточно рассматривать две высшие зоны: валентную зону, образованную расщеплением основного уровня энергии валентных электронов, и зону проводимости, образованную расщеплением уровня энергии возбужденных электронов. Кристалл является полупроводником, если валентная зона заполнена полностью, а зона проводимости отделена так называемой запрещенной зоной, ширина которой не более ……
Сопротивление кристалла обратно пропорционально концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Согласно уравнению Больцмана сопротивление зависит от температуры по закону:
Здесь Е ……
На сопротивление полупроводников сильное влияние оказывают примеси, так как дополнительные донорные или акцепторные уровни примесных атомов имеют сравнительно малое значение энергии активации. Сопротивление примесных полупроводников определяется по формуле:
Экспериментально энергию активации можно определить по температурной зависимости логарифма сопротивления полупроводника. На графике lnR от 1/T энергия активации равна:
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
| Сопротивление R, Ом | |||||||
| Температура t , оС | |||||||
| Абсолют. температура Т, К | |||||||
| Логарифм сопротивления ln R | |||||||
| Обратная температура 1/T, 1/К |
 |
| ||||||||||||||||||||
|
 |
Расчет среднего значения энергии активации:
=..
Оценка случайной погрешности измерения:
=..
Результат измерения энергии активации полупроводника:
Е =…………±……..,эВ Р = 90%.
Выводы.
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЧИПС, филиал УрГУПС
Кафедра ЕНД
Работа 44