DETERMINAREA PUNCTULUI CURIE LA FERITE1. Scopul lucrarii Peste o anumita temperatura, substan!ele ferimagnetice - care prezinta o magnetizare spontana - devin paramagnetice, adica ordinea magnetica dispare. Scopul lucrarii este determinarea acestei temperaturi, numita temperatura Curie ferimagnetica (temperatura Nel).2. Teoria lucrariin cazul materialelor magnetice, exista doua tipuri de magnetiza!ii: magnetiza!ie permanenta, daca materialul este magnetizat intrinsec, indiferent de prezen!a unui camp magnetic extern si magnetiza!ie temporara, daca materialul capata proprieta!i magnetice sub ac!iunea campului magnetic extern. Dupa forma legii de magnetiza!ie temporara exista doua tipuri de materiale magnetice :a) Materiale magnetice liniare, pentru care unde este o constanta de material, numita susceptivitate magnetica. Din aceasta categorie fac parte:a1 ) materialele magnetice, care au susceptivitateamagnetica foarte mica, negativa si practic independenta de temeratura.a2 ) materialele paramagnetice, care au . Acestea sunt substan!e la care atomii au momente magnetice nenule, care n mod natural sunt orientate haotic, datorita agita!iei termice. Un camp magnetic exteren le poate orienta par!ial n sensul lui, corpul magnetizandu-se, nsa foarte slab. La temperaturi nalte si pentru campuri de intensitate mica, susceptivitatea magnetica satisface legea lui Curie : b) Materiale magnetice neliniare, pentru care susceptivitatea depinde de intensitatea campului magnetic. Din aceasta categorie fac parte materialele feromagnetice, ferimagnetice si antiferomagnetice.b1 ) Feromagnetismul este caracterizat de o susceptivitate magnetica pozitiva foarte mare, dependenta de campul magnetic. Curba de magnetizare se numeste n acest caz curba (ciclu) de histerezis (fig.1) si este caracterizata de urmatoarele marimi : Hc - camp coercitiv; Br - induc!ie remanenta; BS - induc!ie de satura!ie. Teoria lui Weiss explica feromagnetismul prin existen!a unor interac!ii de natura cuantica (for!e de schimb) ntre momentele magnetice de spin ale atomilor, interac!ii care conduc la apari!ia unor regiuni de magnetizare spontana, numite domenii. n interiorul unui astfel de domeniu, momentele magnetice atomice sunt orientate paralel (fig. 2) dar magnetizarea spontana este orientata diferit de la un domeniu la altul, asa ncat momentul magnetic rezultant este nul. Cand materialul feromagnetic este plasat ntr-un camp magnetic, se reduce volumul domeniilor cu magnetizarea orientata nefavorabil si creste volumul domeniilor cu magnetizarea orientata aproape paralel cu campul extern. Vibra!iile termice ale atomilor se opun ac!iunii de orientare si peste o anumita temperatura, caracteristica fiecarei substan!e, domeniile de magnetizare spontana dispar, corpul transformandu-se din feromagnet n paramagnet. Aceasta temperatura se numeste punctul Curie si este de 7700 C pentru fier, 11150 C pentru cobalt si 3580 C pentru nichel. Pentru substan!ele feromagnetice, dependen!a susceptivita!ii de temperatura n domeniul paramagnetic este data de legea Curie-Weiss: unde constanta Curie C si temperatura Curie Tc , sunt constante de materiale. b2) Ferimagnetismul se aseamana cu ferimagnetismul si este caracteristic substan!elor numite ferite, a caror formula generala este MeO.Fe2O3, unde Me este un metal bivalent. Se considera ca ionii metalului si cei ai fierului sunt distribui!i pe doua subre!ele n cristalul macroscopic. ntr-un domeniu de magnetizare spontana, cele doua subre!ele au momentele magnetice orientate antiparalel (fig.3); momentele magnetice ale celor doua subre!ele nu sunt egale, astfel ncat rezultanta lor este diferita de zero. Ca si la substan!ele feromagnetice, peste o anumita temperatura caracteristica fiecarei ferite si numita punctul Curie ferimagnetic (temperatura Nel), corpul se transforma din ferimagnet n paramagnet. Feritele au n general, punctul Curie mai scazut decat substan!ele feromagnetice ( 3000C pentru MnFe2 O4 , 5200C pentru CoFe2O4, 4400C pentru MgFe2O4 ).Peste temperatura critica, dependen!a susceptibilita!ii de temperatura este data de unde , C , , Ta sunt constante de material (fig. 4). 3. Dispozitivul experimentalPentru determinarea punctului Curie se utilizeaza un transformator cu o nfasurare primara P si doua nfasurari secundare S1 , S2 concentrice cu nfasurarea primara.nfasurarea primara este alimentata printr-un autotransformator A. Valoarea aproximativa a tensiunii primare poate fi citata la cursorul autotransformatorului. nfasurarile secundare sunt legate n opozi!ie; n serie cu ele se afla milivoltmetrul mV, de curent continuu, si dioda cu germaniu D, care are rol de redresoare. Cele doua nfasurari S1 , S2 sunt practic identice astfel ca n galvanometru nu circula nici un curent.Daca nsa ntr-una din nfasurarile secundare (n S1 ) se introduce o piesa de ferita F, simetria celor doua secundare se strica, tensiunea nfasurarii S1 este mai mare decat cea a nfasurarii S2 iar milivoltmetrul va indica o anumita tensiune u. Devia!ia milivoltmetrului depinde de masa si de forma feritei, de permeabilitatea sa magnetica, precum si de tensiunea aplicata primarului, de geometria nfasurarilor S1 si S2 si de numerele lor de spire, de parametrii milivoltmetrului si diodei etc.Piesa de ferita F este introdusa ntr-un cuptoras C alimentat n curent alternativ, tot de la autotransformator, cu o tensiune constanta de 120 V. n circuitul cuptorasului se afla si ntrerupatorul K. Teperatura este indicata de termometrul T.Prin ridicarea treptata a temperaturii se va reduce permeabilitatea magnetica a feritei, scazand n mod corespunzator si deriva!ia milivoltmetrului, aceasta devenind practic nula dupa atingerea punctului Curie.4. Modul de lucruSe face mai ntai recunoasterea aparatelor si verificarea montajului. Se porneste ncalzirea cuptorului trecand ntrerupatorul K pe pozi!ia PORNIT si se noteaza devia!ia ini!iala.Cresterea temperaturii din cuptoras decurge relativ lent, astfel ncat fiecare determinare se face n condi!ii cvasista!ionare, nefiind necesara utilizarea unui termostat.Se vor face determinari simultane ale temperaturii t indicata de termometru si ale tensiunii u, indicata de minivoltmetru.Citirile se vor face din 100 n 100 , ncepand de la prima indica!ie de pe termometru care se afla deasupra nivelului cuptorului. Peste temperatura de 1000C citirile se fac din 5 grade n 5 grade. Din momentul n care indica!ia milivoltmertului a scazut la mai pu!in de o diviziune peste devia!ia ini!iala, se mai continua ncalzirea pana se fac nca 4-5 determinari dupa care se ntrerupe curentul de ncalzire. Nu se va depasi temperatura de 2000C. Apoi, urmarind scaderea naturala a temperaturii, se repeta determinarile n sens invers, pentru aceleasi temperaturi ca la ncalzire. Datele ob!inute se trec ntr-un tabel de forma:t (0C)u (div)ncalzireu (div)racire5. Prelucrarea datelor experimentaleCu ajutorul datelor din tabel, se reprezinta pe hartie milimetrica graficul tensiunii u n func!ie de temperatura t . Dependen!a u(t) este data de fapt de dependen!a magnetiza!iei spontane a feritei de temperatura; curba teoretica MS = f(t) este reprezentata n fig.6. Se vor trasa doua curbe distincte pentru ncalzire, respectiv pentru racire. Se duc apoi tangentele la fiecare curba n punctele de inflexiune. La intersec!iile acestora cu axa abciselor se ob!in doua valori ale temperaturii; media lor este temperatura Curie.