Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- lab4:эксперимент [2019/09/02 17:33]
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.