Los materiales ferromagnéticos, a temperaturas menores a la llamada Temperatura de Curie o TC, presentan una estructura de dominios, que determina la existencia de una magnetización espontánea, Me. En ausencia de campo magnético los dipolos del material se encuentran orientados de forma aleatoria, y así se cancelan los efectos magnéticos microscópicos. Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados en el mismo sentido y dirección, aumentan su tamaño. Al remover este campo, los materiales no vuelven a su estado inicial si no que permanecen con una magnetización remanente MS. Esta magnetización remanente depende de la temperatura del metal, anulándose para temperaturas mayores a la temperatura de Curie TC
En la práctica se propone estudiar la transición de fase de un material magnético (ferromagnético, ferrimagnético, etc.) a paramagnético, al superar su temperatura de Curie. El experimento consiste en observar las características magnéticas del material (Monel, un tipo de aleación de níquel), al tiempo que se registra su temperatura. La magnetización del material se cuantifica observando la curva de histéresis magnética: a la muestra se le aplica un campo magnético variable H inducido por un bobinado primario, y se mide entonces la densidad de flujo magnético inducida (campo B). La dinámica del experimento es la de un calentamiento natural (originalmente se enfría la muestra a 77 K usando Nitrógeno líquido y luego se deja calentar al aire), es decir que el valor de la temperatura no está controlado, pero debe medirse. Esto se hace con un sensor de temperatura adosado al núcleo de monel.
Esta práctica requiere un armado experimental de complejidad media: se debe armar un transformador consistente en un circuito primario para generar el campo H, y un circuito secundario para medir la F.E.M. inducida en el secundario, ε. Para obtener una señal proporcional a H se deberá registrar la corriente que pasa por el secundario, mientras que para generar una señal proporcional al campo B se deberá integrar la señal ε. Estas dos señales se registran en dos canales de un osciloscopio, mientras que la señal de la termocupla se adquiere con un multímetro de banco. Cada temperatura registrada durante el proceso de calentamiento del material (previamente enfriado con el N2 e incluido como núcleo del transformador) tendrá que corresponderse con un par de señales B vs H.
Vamos a usar esta práctica para introducir el tema de filtros digitales en forma muy básica, aprovechando que para la práctica hay que usar un filtro integrador. Asimismo, vamos a presentar un zoológico -incompleto- de medidores de temperatura
Para esta práctica hay algunas actividades preparatorias, algunas obligatorias y otras opcionales. La más importante es casi un juego en el que tienen todos los componentes e instrumentos del experimento sobre una diapositiva de Microsoft Powerpoint o LibreOffice Impress, y ustedes deben dibujar los cables y conexiones usando la herramienta “conectores”. Una serie de puntos a discutir en esta actividad los va a ayudar con esta tarea, y fundamentalmente a agilizar el trabajo posterior en el laboratorio.
Otras actividades incluyen algunos ejercicios con filtros digitales y una práctica de selección de sensores de temperatura adecuados para distintas aplicaciones.
La guía tradicional de la práctica (en sus dos versiones) explica el procedimiento de medición, el arreglo experimental y el comportamiento esperado de las variables a observar. En las charlas grabadas vamos a presentar mínimamente el tema de filtros digitales y sensores de temperatura. Para este experimento van a tener que armar un código de control del instrumental un poco más complejo que para el resto de las prácticas, así que les sugerimos que ensayen un par de ideas y nos las consulten el martes anterior a la práctica presencial.
El material escrito y audiovisual y las actividades están listadas acá abajo; el orden del material es el sugerido para arrancar la práctica.
- Leer la guía de la práctica, versión 1 y versión 2
- Mirar la charla de filtros integradores y repasar las diapos de la charla.
- Trabajar sobre las actividades 1 y 2; para esta última hay código acá.
opción 1:
- Consultar
- Concurrir al labo
- Mirar la charla de sensores de temperatura, luego repasar las diapos y trabajar sobre la actividad 3
opción 2:
- Mirar la charla de sensores de temperatura, luego repasar las diapos y trabajar sobre la actividad 3
- Consultar
- Concurrir al labo
Como siempre, todo el material para la práctica está en esta carpeta. Hay scripts para controlar el multímetro (que registra la temperatura del material) y el osciloscopio en la carpeta de instrumental.
