湖南大學(xué)物理(2)第14,15章課后習(xí)題參考答案-資料下載頁
2025-06-23 07:56本頁面
【正文】 無關(guān)，這就是抗磁質(zhì)的磁導(dǎo)率幾乎與溫度無關(guān)的原因。2. 在實際問題中用安培環(huán)路定理計算由鐵磁質(zhì)組成的閉合環(huán)路，在得出H后，如何進(jìn)一步求出對應(yīng)的B值呢？參考解答:由于鐵磁質(zhì)的m r不是一個常數(shù)，因此不能用B =mrm0H來進(jìn)行計算，而是應(yīng)當(dāng)查閱手冊中該鐵磁材料的B－H曲線圖，找出對應(yīng)于計算值H的磁感強(qiáng)度B值．3. 磁冷卻。將順磁樣品（如硝酸鎂）在低溫下磁化，其固有磁矩沿磁場排列時要放出能量以熱量的形式向周圍環(huán)境排出。然后在絕熱的情況下撤去外磁場，這樣樣品溫度就要降低，實驗中可降低到106K。試解釋為什么樣品絕熱退磁時會降溫。參考解答：磁冷卻的原理和過程可以分幾步說明如下：(1) 把順磁樣品放入低溫環(huán)境中（如溫度1K的He氣，He氣又和周圍的液He維持1K下的熱平衡）。(2) 加外磁場（磁感強(qiáng)度約1T），使順磁樣品等溫磁化，順磁質(zhì)的固有磁矩在外磁場的作用下會排列起來。在此過程中，外界對磁場做功，順磁質(zhì)的內(nèi)能增加；同時樣品放出熱量，被周圍的He氣吸收，整個系統(tǒng)仍維持1K的溫度不變。(3) 迅速抽出樣品周圍的He氣，使樣品處于絕熱隔離狀態(tài)。(4) 去掉外磁場，順磁質(zhì)的磁場又趨于混亂。此過程中，樣品對外做功，內(nèi)能減少，樣品溫度下降。一般情況下，樣品的溫度可以將到106K 。4. 高壓容器在工業(yè)和民用領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用，如鍋爐、儲氣罐、家用煤氣壇等。由于高壓容器長期的使用、運行,局部區(qū)域受到腐蝕、磨損或機(jī)械損害,從而會形成潛在的威脅. 因此世界各國對于高壓容器的運行都制定了嚴(yán)格的在役無損檢測標(biāo)準(zhǔn),以確保高壓容器的安全運行。請根據(jù)所學(xué)的知識,探索一種利用鐵磁材料實現(xiàn)無損探傷的方法。 參考解答:目前無損檢測一般采用的方法有磁粉探傷、超聲波探傷和X 射線探傷等方法。磁粉探傷依據(jù)的是介質(zhì)表面磁場分布的不連續(xù)性,可采用磁粉顯示。超聲波和X 射線探傷利用了波動在介質(zhì)分界面反射的現(xiàn)象. 這些方法有的儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣,有的數(shù)據(jù)處理麻煩、價格較高,對于家用容器的檢測就更為不方便.根據(jù)LC振蕩電路的磁回路特性,一旦介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)裂紋,將會引起磁導(dǎo)率的突變,、裂紋的檢測中,其檢測方法原理簡單,操作方便,檢測靈敏度高。LC磁回路測量原理：磁回路的基本模型如圖所示。A是帶線圈的磁芯， M是待檢測的材料，如容器壁。磁回路最基本的規(guī)律是安培環(huán)路定理: .假定整個回路采用高導(dǎo)磁率材料組成,而且回路中繞有N匝線圈,線圈中電流為I ,若同一種材料中的磁場強(qiáng)度相同,則環(huán)路定理就可以寫成： 式中Hi總是沿l i方向。當(dāng)回路中第i段的截面積為S i時, BiS i =fi ,由于環(huán)路內(nèi)各處截面的磁通都相同, fi=： 上式中令： 分別為磁回路的磁動勢和磁阻，則 另一方面,根據(jù)磁回路中的自感電動勢定義： ，由式(1)得到： 假定由該回路與電容C 組成LC振蕩電路, 電路的振蕩頻率f 為： 由式(2)可見, 在回路幾何參數(shù)一定的情況下, 振蕩頻率由回路中的磁導(dǎo)率決定. 在磁回路圖中,假定由容器壁M與帶線圈的磁芯A組成回路,若維持幾何參數(shù)不變,只要容器壁是均勻的,那么不同地方的回路振蕩頻率便相同. 在材料內(nèi)部一旦出現(xiàn)氣泡、裂紋, 則在其邊界部位磁導(dǎo)率出現(xiàn)較大變化, 振蕩頻率就會出現(xiàn)跳變. 據(jù)此就可以探測到材料表面和內(nèi)部的傷痕、裂紋.
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