电子科大大学物理上机报告.doc

目录 1.实验目的 .............................................................................................................. 3 2.实现过程 .............................................................................................................. 3 2.1 范德瓦尔斯气体与理想气体 ......................................................................... 3 2.2 磁滞回线......................................................................................................... 5 2.3 三维立体图形............................................................................................... 10 2.1 莫比乌斯带................................................................................................... 11 3.实验总结 ............................................................................................................ 13 参考文献 ............................................................................................................... 13 1 1. 实验目的 1.1. 学习掌握在 Mathcad 环境下绘制三维图像 1.2. 进一步加深对理想气体与范德瓦尔斯气体等温线的理解 1.3. 进一步理解磁滞回线 2. 实现过程 2.1. 范德瓦尔斯气体与理想气体 2.1.1. 理想气体 由理想气体的状态方程 PV = nRT 理想气体的等温线如图 1 所示 图 1 理想气体等温线(T = 300K，500K，700K) 2 2.1.2. 范德瓦尔斯气体 范德瓦尔斯方程为： a (P + )(V ?b) = nRT V 2 范德瓦尔斯方程描述了当气体处于气-液临界温度时，气体发生相变。此时随比容的变化，气 压恒为饱和蒸汽压，即需用平台补齐凹陷（见图 2,3）。 不同的气体用范德瓦尔斯方程描述时，吸引参数 a 和排斥参数 b 取值不同，在相同的温度下 得到的范德瓦尔斯气体的等温线不同（见图 2）。这里研究在 T，a 与 b 变化时，对 1mol 二 氧化碳气体的影响，a 与 b 的取值范围为： a atm?l2 ?mol2 b l ?mol?1 : 0.5 ~ 5( ), : 0.02 ~ 0.05( ) 图 2 不同范德瓦尔斯气体的等温线 对同一种气体来说，当在不同温度下，其等温线的形状亦不同（见图 3）。 图 3 同一种范德瓦斯气体在不同温度下的等温线 3 2.1.3. 总结分析 对于理想气体，随着温度的升高，其等温线也逐渐向上移动（见图 1）。对于范德瓦尔斯气 体，在 T 不变时，改变 a 与 b 的值，可以发现其等温线形状发生了变化；而固定 a 和 b 的 值不变，改变 T 时，可以发现：随着温度的升高，等温线逐渐上移，在T = 400K 时，“凹 陷”消失，与理想气体等温线相似。 2.2. 磁滞回线 2.2.1. 磁滞回线 在相同的外磁场作用下，不同的磁介质被磁化的程度不同，其中强磁性铁磁性物质同弱磁性 顺磁物质和抗磁性物质相比高磁导率是铁磁材料的一个重要特征。 在实验室观察铁磁材料的磁滞回线是在示波器上进行的。先要将原线圈的磁场 H 和副线圈 磁感应强度 B 转化为对应的电压信号，在示波器的 X 偏转板输入正比于样品的励磁磁场 H 的电压，同时在 Y 偏转板输入正比于样品中磁感应强度 B 的电压，结果在屏上就得到样品 的 B-H 回线。 不同铁磁材料，其磁滞回线有宽“胖”、窄“瘦”之分。通常根据磁滞回线的不同将磁铁材料 分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料等。 若磁矩 m 在周期性外场下满足如下关系： dm m + h0 sin(?t) = ?m + tanh( ) dt T