Министерство образования Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Спонтанные магнитные
фазовые переходы

Описание лабораторной работы №1

Цель работы: изучение особенностей магнитных фазовых переходов второго рода на примере спиновой переориентации и превращения магнитоупорядоченного
состояния в парамагнитное; измерение температур фазовых переходов

3. Задание и порядок выполнения работы

3.2. Порядок выполнения работы

Установить образец. Для этого вынуть шток из канала соленоида и одеть на него эластичную трубку с образцом. Конец термопары, выходящий из штока, должен касаться образца. Вставить без усилий шток в канал соленоида.

Подключить сосуд Дьюара к измерительной установке. Это делают преподаватель или лаборант. В сосуд медленно вводится сифон. Он представляет собой длинную трубку с нагревателем на одном конце и с пробкой и распределителем на другом конце. На распределителе имеются выводы нагревателя, клапан аварийного сброса давления и шланг для направления выходящего потока азота. Последний должен быть заглушен. После прекращения интенсивного кипения азота пробка сифона вставляется в горловину сосуда Дьюара и зажимается гайкой. Сосуд устанавливается на стойку, шланг распределителя присоединяется к трубке, ведущей в канал соленоида.

Включить вольтметр В7-21А (В2). Предварительно переключатели рода работ устанавливаются в положении «И», «100mV». Тумблер «сеть» на-ходится на задней стенке прибора.

Включить вольтметр Ф-30 (В1). Предварительно переключатели рода работ устанавливаются в положении «И», «100mV». Вращением ручки «частота измерений» устанавливается время одного замера прибора в автоматическом режиме. Ручной режим работы включается поворотом этой ручки влево до щелчка. Однако в данной работе использование этого режима нецелесообразно.

Включить генератор ГЗ-34 (Г). Переменный ток снимается с низкоомного входа (6 Ом). Положение переключателя «вых.сопротивление», «ослабление», «внутр.нагрузка» – любое. Частота переменного тока, питающего соленоид выбирается малой (∼20 Гц), поскольку при большей частоте магнитного поля возникает эффект непромагничивания образца. После нескольких минут прогрева ручкой «рег.выхода» установить выходное напряжение около 2 В (по встроенному вольтметру). Предварительно эта ручка должна быть установлена в крайнее левое положение.

Подключить в сеть автотрансформатор. Предварительно ручка регулировки напряжения устанавливается в крайнее левое положение. С помощью соединительного шнура через разъем к автотрансформатору подсоединить сифон.

Произвести охлаждение образца. Для этого постепенно (в течении 5–10 мин) путем поворота ручки автотрансформатора вправо увеличить напряжение питания нагревателя до ∼200 В. Температура образца контролируется по вольтметру В1. Когда э.д.с. термопары достигнет 4–5 мВ можно начинать измерения.

При проведении измерений напряжение на автотрансформаторе постепенно уменьшается до нуля. При этом производится отсчет по вольтметрам В1 (э.д.с. термопары) и В2 (магнитный отклик). Полученная зависимость магнитного отклика u от температуры должна содержать не менее 30 точек.

После отогрева системы до комнатной температуры произвести смену образца и повторить измерения. По результатам измерений построить графические зависимости u(Т), определить температуры фазовых переходов, ценить погрешности измерений, сделать заключение о характере наблюдаемых фазовых переходов.

Рис. 4. Принципиальная схема измерительной установки: В1, В2 - вольтметры; Г - генератор;
АТ - автотрансформатор; ТМ - термопара; К - измерительные катушки;
С - соленоид; Д - сосуд Дьюара; Ш - шток; О - образец