Неодим магниттерінің өзара әсерлесу күшінің магниттік моменттерінің арасындағы бұрышқа тәуелділігін зерттеу

Презентация қосу

* ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М.Х.ДУЛАТИ АТЫНДАҒЫ ТАРАЗ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
Ақпараттық технологиялар, автоматика және телекоммуникация
факультеті

«Физика» кафедрасы

Зерттеу жұмысының тақырыбы:

«Неодим магниттерінің
өзара әсерлесу күшінің
магниттік моменттерінің
арасындағы бұрышқа
тәуелділігін зерттеу»
Орындаған: Тоқтаралиева Сымбат
*Жұмыстың мақсаты:

заттардың магниттік қасиеттерін, соның
ішінде неодим магниттерінің магниттік
моменттеріне сыртқы магнит өрісінің
әсерін теориялық және эксперименттік
түрде зерттеу
Өзектілігі
Неоди́м магни́ті — сирек кездесетін элементтер неодим,
бор және темірдің қорытпаларынан тұратын күшті тұрақты
магнит болып табылады. Кристалдық құрылым
тетрагональдық пішінді болады. Мұндай заттар тарту
қуатымен және жоғары тұрақтылығымен ерекшеленеді,
өнеркәсіпте, медицинада, тұрмыста және электроникада
жиі қолданылады.
Қолдану аясы: радио, ұялы телефондардың,
смартфондардың, планшеттердің, құлаққаптардың
динамиктерін дайындау үшін, компьютерлердің қатты
дисклерін дайындау өндірісінде, кішігірім шаршы түріндегі
DVD-өткізгіштердегі лазерді фокустау жүйесінде
қолданылады.
Біздің жұмыста неодим магниттерінің магниттік
моменттері сыртқы магнит өрісінің әсерінен
өзгермейді, яғни магниттік қатты болып
табылады.
Радиусы R неодим шарларының өрісі
қашықтықта, шардың магниттік моментіне тең
және оның центрінде орналасқан, нүктелік
магниттік дипольдың өрісімен сәйкес келеді.
Неодим шарлары өздерінің центрлерінде
орналасқан қатаң нүктелік дипольдар сияқты
әсерлеседі.
Жұмыстың міндеті:

*заттардың магниттік қасиеттерін оқып,
түсіну;
*Неодим магниттерінің қасиеттерін,
табиғатын зерттеп оқып, үйрену;
*магнетиктерді зерттеу әдістерін игеру.
Менің жұмысымда магнит өрісі болмаған кезде темір
шар магниттелмеген, сәйкесінше, оның ешқандай
магниттік моменті болмайды. Магнит өрісінде ол
магниттеледі, яғни магнит өрісінің индукциясына
пропорционал магниттік моментке ие болады:
4 1 3
Pш BR
0 2

Мұндағы R - шардың радиусы, ал μ - темірдің
магниттік өткізгіштігі. Нәтижесінде шардың Pш
магниттік моменті мен тұрақты магниттің Pm магниттік
моменттері арасында өзара әсерлесу пайда болады.
Тәжірибенің орындалуы: Төменгі магнитті тірекке жапсырып, таразыға орналастырамыз.
Жоғарғы магнитті қысқышқа резеңкенің көмегімен орналастырамыз. Магнит жапсырылған
тіректің ауырлық күшін болдырмас үшін, магнит жеткілікті алыста тұрғанда таразының
көрсеткішін «TARE» пернесінің көмегімен нольге теңестіреміз. Сонда, магнитті жақындатқанда,
таразы магниттік өзара әсер күшін көрсетеді және де «+» таңбасы тебілу күшіне, ал «-» таңбасы
магниттердің тартылуына сәйкес келеді. Магниттің центрі қысқыштың айналу осінде
орналасқаны маңызды. Бұған қысқышты 180 -қа бұра отырып, көз жеткіземіз: күш қарама-қарсы
0

таңбаға ауысуы керек.
а) Төменгі шардың магниттік моментін вертикаль бойымен бағыттаймыз. Магниттердің
максимал өзара әсерлесу күші 10г шарлардың центрлері бір вертикальда
болатындай
орналасатындай етіп жоғарғы шарды штативке бекітеміз. Бастапқы жағдайда жоғарғы шардың
магниттік моментін вертикаль бойымен бағыттаймыз және шкала бойынша санақтың нолі
максимал тартылу күшіне сәйкес келетіндей етіп жоғарғы шарды бекітеміз (таразы осы кезде
10 г Жоғарғы шарды бұра отырып (төменгі шар қозғалмайды), таразының
көрсетуі керек).
көрсетуінің FIIθ бұрышқа тәуелділігін түсіреміз.
б) Шарлар арасындағы қашықтықты өзгертпейміз (алдыңғы пункттегідей). Төменгі шардың
магниттік моментін горизонталь және штативтің тік бағанының жазықтығына параллель
бағыттаймыз. Жоғарғы шардың магниттік моментін төменгі шардың магниттік моментіне
параллель бағыттаймыз және шкала бойынша санақтың ноліне масимал тартылу күшіне сәйкес
r Pm
келетіндей етіп бекітеміз (ол шамамен жағдайындағы максимал тартылыс күшінен екі есе
кіші болады). Жоғарғы шарды вертикаль жазықтықта бұра отырып (төменгі шар қозғалмайды)
таразының F көрсетуінің θ бұрышқа тәуелділігін түсіреміз.
*Екі неодим магниттік шарларының өзара
әрекеттесуі зерттеліп, олардың өзара әсерлесу
күштерінің магниттік моменттері арасындағы
бұрышқа тәуелділігі келесі екі жағдай үшін
тәжірибеде анықталды:
*А) шарлардың біреуінің магниттік моменті
олардың центрлерін қосатын түзу бойымен
бағытталған.
*Б) шарлардың біреуінің магниттік моменті
олардың центрлерін қосатын түзуге перпендикуляр
бағытталған.
FII / F графигі
γ 4

3.5

2.5

1.5

θ⁰
0.5

0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
2. FII және F тәуелділіктері бір графикке салынып,
салыстырылды және FII / F графигі тұрғызылды.
Графиктер бойынша, θ=900, 2700 болғанда эксперимент
теориямен сәйкес келеді. Сонымен бірге, теория
бойынша, күш тербелісінің амплитудасы бірінші және
екінші жағдайларда екі есе өзгеше болады (θ=900, 2700
болғанда екі күш те нольге тең және қатынас
анықталмаған):
FIImax
max 2.
F
Қателік шегінде бұл экспериментпен сәйкес келеді:
FIImax 12,42г
max 2,02.
F 6,24г
3. F r тәуелділігі түсірілді. F r 4 болғандықтан,
графигі – 1/ 4
F r сызықтық функция болатыны

анықталды. Тәуелділіктің бұрыштық коэффициенті
. k ш 3,10 0,15 мН 1 / 4 м
Осы коэффициенттің көмегімен ілестіру күшін
(сцепления) анықталды: F F d k d 4 69 15H .
сц ш
4. Кулон заңынан, электрондық-магниттік аналогия
жасау арқылы келесі өрнекті алынды:
0 6 Pm BII
Fmax 4
,
4 r

мұндағы BII 2 Pm / r 3
– шардың r Pm болғандағы
индукцияланған моменті.
0 3Pm B
Fmin 4
,
4 r

мұндағы B P / r – шардың болғандағы
m
r Pm

индукцияланған моменті. Осылайша, k F / F 4
Т max min

теориялық бағалау эксперименттік сан мәнімен жақсы
сәйкес келеді:k Э Fmax / Fmin 4
5. Шарлар арасындағы r0 46 мм қашықтықта шардың
магнитпен өзара әсерлесуінің максимал күші:
0 6 Pm Pш
Fmax 4
53,1мН .
4 r0

Эксперимент нәтижесі бойынша, шамамен магниттік
шарлар арасында осындай, магниттік моменттері
шарлардың центрлерін қосатын түзу бойымен
бағытталған күш пайда болады, r0 115 мм қашықтықта:
0 6 Pm2
FII 4
53,5 мН .
4 r
P Pш Fmax
Енді ш шамасын бағалауға болады: Pm
FII
0,024

осыдан шығатыны Pш 0,024Pm 0,1 Дж / Тл.
6. Енгізілген магнит өрісі үшін жазылған формуладан μ
шамасын бағалаймыз:
4 1 1 R
Pш BR 3 2 Pm 3 0,024Pm .
0 2 2 r0
Қателік шегінде келесі қатынасты аламыз:
осыдан шығатыны 1.
*Назарларыңы
зға рақмет!

Ұқсас жұмыстар

Электромагниттік индукция құбылысы

Ферми газ моделі

Сканирлеуші зондтық микроскопия: туннельдік, атомдық-күштік және магниттік-күштік микроскопия

Сутек атомында

ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНИТ ӨРІСТЕРІ

Оптиканы оқыту әдістемесі

Максвелл теңдеулері тәжірибе арқылы алынған заңдардың математикалық модельдері

Магниттік өріс пен магниттік тізбектер

Зарядталған бөлшектердің үдеткіші

Индукциялық реленің сипаттамалары

Пәндер