Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- lab4:эксперимент [2019/04/10 22:00]
root_s [Методика проведения эксперимента]
+++ lab4:эксперимент [2022/09/01 10:34] (текущий)
root [Контрольные вопросы (допуск к эксперименту)]
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
 ===== Эксперимент =====
-**Оборудование:** генератор низкой частоты, селективный усилитель, катушка взаимной индуктивности, магазин взаимной индуктивности, пробирка с исследуемым веществом, термопара, нагреватель, источник питания нагревателя, блок регистрации, персональный компьютер.
+**Оборудование:** лабораторный блок, персональный компьютер.
-**Блок регистрации** состоит из аналого--цифрового преобразователя (АЦП), с двумя измерительными каналами, один из которых предназначен для измерения температуры с помощью термопары, другой --- для измерения напряжения. Блок регистрации имеет цифровую связь по последовательному каналу с персональным компьютером.
+**Лабораторный блок** состоит из аналого--цифрового преобразователя (АЦП), элемента Пельтье, термопары. Блок передаёт данные по USB порту в компьютер.
 ==== Описание установки ====
@@ Строка 26: / Строка 26: @@
   - Почему скорость нагрева образца должна быть малой?
-==== Методика проведения эксперимента ====
+Назад к [[:lab4:Краткая теория 5|краткой теории]] или далее к [[lab4:эксперимент45|краткому руководству по выполнению работы]]
-=== Настройка установки ===
-Соберите схему, показанную на рис. 3. Включите приборы, установите на генераторе частоту  $\sim 60$  Гц и подайте ток в намагничивающую катушку. Выставьте на магазине взаимной индуктивности значение  $\sim} 10$  мГн. Настройте избирательный усилитель на частоту работы генератора. Для этого ручками регулировки частоты «грубо» и «плавно» добейтесь максимального показания встроенного в усилитель вольтметра. Затем магазином взаимной индуктивности скомпенсируйте ЭДС катушки. Если нескомпенсированность напряжения составляет  $\sim (2 \div 5)$ % от шкалы вольтметра, то установка готова к проведению эксперимента.
-**Примечание. ** //По окончании настройки установки, во избежание нарушения компенсации (появления ЭДС индукции во вторичной цепи) в процессе измерений, не рекомендуется изменять положение не только магазина взаимной индукции и катушек индуктивности, но и соединительных проводов.//
-Поместив пробирку с образцом в сосуд, заполненный смесью воды со льдом, охладите её до максимально низкой температуры (температуру рекомендуется проконтролировать термометром). Вставьте пробирку внутрь катушки, и регулировкой тока в первичных обмотках и коэффициента усиления избирательного усилителя добейтесь максимального значения выходного напряжения, измеряемого встроенным вольтметром. При удалении пробирки с образцом из катушки остаточное напряжение должно быть малым (не более 5 % от напряжения с образцом). Если в процессе настройки образец значительно нагрелся, то охладите его до температуры  $\sim 10^{\circ}$ С.
-** Примечание.** //Перед помещением пробирки в катушку необходимо удалить воду со стенок пробирки.//
-=== Запуск программы и запись экспериментальных данных ===
-  - Включите компьютер. Проведите отмену пароля. Найдите на рабочем столе пиктограмму (иконку) с подписью "\textbf{Temp\_Vol}" и двойным нажатием левой клавиши мыши раскройте программу измерения зависимости напряжения от температуры. Кнопкой с изображением " $\Rightarrow$ " запустите программу.
-  - Поместите пробирку с охлажденным образцом внутрь катушки и запишите зависимость магнитной восприимчивости (в относительных единицах) от температуры.  **Нагрев образца до комнатной температуры должен происходить естественным образом!**  После установления комнатной температуры включите источник питания нагревателя, установите на источнике величину тока, равную  $300$ мА, напряжение $-1,5 $В и продолжите измерения до температуры$ \sim 35^{\circ}$С. Скорость нагрева образца не должна  превышать 1 градус в минуту, что соответствует начальному току через нагреватель  $\sim 0,3$ А. При достижении температуры  $\sim 25^{\circ}$ С величину тока можно увеличить до  $0,4$ А, затем до  $0,5$ А.
-  - По окончании эксперимента нажмите кнопку **STOP\&Write**  и сохраните файл под своим именем с расширением .dat, который можно найти в директории:  С:/LabWork/ $\langle$ имя $\rangle$ .dat.
-**Примечание.** //В области температуры Кюри, где спонтанная намагниченность исчезает, малейший градиент температуры по образцу может привести к искажению характера температурной зависимости магнитной восприимчивости. Поэтому при проведении эксперимента требуется медленный нагрев образца.//
-==== Обработка экспериментальных данных ====
-Обработку экспериментальных данных можно провести средствами Excel, Mathcad, Matlab.
-  - Используя экспериментальные данные, постройте график зависимости магнитной восприимчивости  $\chi$  от температуры  $T$  во всём диапазоне температур (рис. 4). Проведите касательные к ферромагнитной, переходной и парамагнитной областям и определите: {{ :lab4:504.png?400 |}}
-    - низкотемпературную точку  $T_{c}^{ф},$  соответствующую ферромагнитному состоянию,
-    - высокотемпературную точку  $T_{c}^{n},$  соответствующую парамагнитному состоянию,
-    - интервал температур  $\Delta Т,$  соответствующий переходной области,
-    - температуру фазового перехода  $T_c$  и соответствующее значение  $\chi _{0} .$  Полагаем, что эти значения соответствуют середине участка касательной с максимальным наклоном.
-  - Более точно температуру Кюри можно определить по графикам первой и второй производной восприимчивости от температуры. Перед вычислением производных выполните сглаживание полученной экспериментальной зависимости. (О методах сглаживания см. Вып. 1).
-  - Постройте график зависимости  $\frac{1}{\chi } =f(T)$  во всей области температур, по которому оцените парамагнитную точку Кюри. Линейная аппроксимация экспериментальных данных в высокотемпературной области (при  $T>T_{c})$  до пересечения с осью температур определит значение парамагнитной точки Кюри  $T_{c}^{n}$  (см. рис. 2).  Сравните значение  $T_{c}^{n}$  с полученным в п. 1. {{ :lab4:502.png?400 |}}
-  - Постройте графики зависимости  $\lg (\frac{1}{\chi } - \frac{1}{\chi _0})$  от  $\lg (T-T_{c} )$ :
-    - во всем диапазоне температур выше температуры Кюри,
-    - вблизи точки Кюри (в переходной области). \\ Используя метод наименьших квадратов, проведите прямые и по угловому коэффициенту определите критический индекс магнитной восприимчивости  $\gamma$ . Объясните разницу. Сравните полученный результат с табличным значением.
-  - Зная температуру перехода  $T_{c}$ , оцените величину энергии обменного взаимодействия.
-==== Содержание отчета ====
-Отчет должен содержать следующие измеренные данные, результаты их обработки и анализа:
-  - расчетные формулы;
-  - схему измерительной установки;
-  - график температурной зависимости магнитной восприимчивости;
-  - график зависимости величины обратной магнитной восприимчивости от температуры;
-  - график зависимости первой и второй производной магнитной восприимчивости от температуры;
-  - значение температуры Кюри  $T_{c}$ ;
-  - значение энергии обменного взаимодействия;
-  - график зависимости  $\lg (\frac{1}{\chi } - \frac{1}{\chi _0})=f(\lg (T-T_{c} ))$  во всем диапазоне температур выше точки Кюри;
-  - график зависимости  $\lg (\frac{1}{\chi } - \frac{1}{\chi _0})=f(\lg (T-T_{c} ))$  в переходной области;
-  - значение критического индекса  $\gamma$  с указанием погрешности и сравнение с табличными данными.