Оборудование: лабораторный блок, персональный компьютер.

Лабораторный блок состоит из аналого–цифрового преобразователя (АЦП), элемента Пельтье, термопары. Блок передаёт данные по USB порту в компьютер.

В данной работе изучается температурная зависимость магнитной восприимчивости гадолиния. Выбор материала определился тем, что его точка Кюри расположена в области комнатных температур. Вблизи точки Кюри намагниченность и соответствующая ей магнитная восприимчивость малы по величине, поэтому для проведения эксперимента необходимо использовать достаточно точный метод измерения. Очень высокие требования предъявляются к параметрам нагревательной системы и стабилизации температуры. Это объясняется тем, что в области точки Кюри, где спонтанная намагниченность исчезает, малейший градиент температуры по объему (длине) образца может привести к искажению результатов измерения, вследствие того, что отдельные части образца могут находиться и в ферромагнитном и в парамагнитном состояниях. Поэтому для установления теплового режима образца требуется значительное время.

Для измерения магнитной восприимчивости используется метод дифференциального трансформатора, схема установки которого приведена на рис. 3. Ток от генератора низкой частоты 1 поступает в последовательно соединенные первичные обмотки катушки взаимной индуктивности 2 и магазина взаимной индуктивности 3. Вторичные обмотки катушки и магазина индуктивности включены встречно, поэтому возникающие в них ЭДС вычитаются. При оптимальной настройке катушек индуктивности (при равенстве коэффициентов взаимной индуктивности) без образца выходное напряжение дифференциального трансформатора должно быть равно нулю.

Если исследуемый образец 4 поместить внутрь катушки, то ЭДС во вторичной обмотке увеличится, и на выходе дифференциального трансформатора появится напряжение, величина которого пропорциональна магнитной восприимчивости образца. Это напряжение поступает на вход селективного усилителя 5 и измеряется встроенным в усилитель вольтметром. Селективный (избирательный) усилитель имеет высокий коэффициент усиления только в том случае, если он достаточно точно настроен на частоту генератора, что необходимо учитывать при подготовке установки к работе¹⁾.

В катушке находится нагреватель, подключенный к источнику постоянного тока (на схеме не показан). Температура измеряется хромель–алюмелевой термопарой 6, помещенной в пробирку с исследуемым веществом. Регистрация температурной зависимости магнитной восприимчивости производится блоком регистрации 7 и отображается на экране монитора ПК 8.

1. Объясните необходимость использования метода дифференциального трансформатора.
2. Поясните суть встречного включения катушек.
3. Что такое селективный усилитель?
4. Докажите, что напряжение, поступающее на вход усилителя, пропорционально магнитной восприимчивости.
5. Нарисуйте ожидаемый вид зависимости.
6. Почему скорость нагрева образца должна быть малой?

Назад к краткой теории или далее к краткому руководству по выполнению работы