Контрольные вопросы

1. Ферромагнетики и их свойства. Доменная структура ферромагнетиков.

2. Явление магнитного гистерезиса.

3. Остаточная намагниченность и коэрцитивная сила ферромагнетика.

4. Определение напряженности магнитного поля в лабораторной работе.

5. Определение магнитной индукции в лабораторной работе.

Лабораторная работа № 5.27к Явление взаимной индукции

Цель работы: ознакомиться с явлением взаимной индукции, определить эффективную ЭДС взаимной индукции.

Работа выполняется на ПК.

Краткие теоретические сведения

Явление электромагнитной индукции (ЭМИ) заключается в возникновении в проводящем контуре электродвижущей силы индукции (ЭДС индукции) при любом изменении магнитного потока Ф, сцепленного с поверхностью, опирающейся на контур. Величина ЭДС индукции определяется по закону Фарадея:

= – d/dt , (1)

где – потокосцепление.

Один из примеров проявления ЭМИ – явление взаимной индукции. Взаимной индукцией называется такой случай ЭМИ, когда при изменении тока в одном контуре в другом контуре, имеющем с первым контуром магнитную связь, возникает электродвижущая сила (ЭДС взаимной индукции). Контуры в этом случае неподвижны, а во времени изменяются магнитные поля.

Электрическая схема установки приведена на рисунке1. Первый контур представляет собой многовитковый круговой контур с числом витков N₁радиусом R₁. Второй контур, выполненный в виде зонда, имеет число витков N₂радиусом R₂, причем R₂ R₁. Контуры расположены на одной оси.

При выполнении условия R₂ R₁и небольшой толщины второго контура (зонда) магнитное поле В₁, создаваемое током первого контура I₁, в пределах зонда можно считать однородным. Индукция магнитного поля от кругового тока в немагнитной среде определяется формулой:

В₁= N₁,

где ₀– магнитная постоянная,х– расстояние между плоскостями контуров.

Рис. 1

Потокосцепление с витками зонда равно

₂=N₂В₁S₂=N₂N₁R₂², (2)

где S₂– площадь витка зонда.

Выражение для ЭДС взаимной индукции может быть найдено по формуле (1), при подстановке в нее выражения (2):

₂= –d₂ /dt=N₂N₁R₂² dI₁/dt

В лабораторной работе в качестве источника тока используется генератор переменного тока. Мгновенное значение силы тока в первой катушке

I₁=I_1Mcost,

где = 2– циклическая частота переменного тока генератора;– частота переменного тока.

Если перейти к эффективным (действующим) значениям, которые показывают электроизмерительные приборы, то получим

_{2 эф}=N₂N₁R₂²I_1эф . (3)

Порядок выполнения работы

1. Открыть диалоговое окно, записать в таблицу 1 параметры установки.

2. Установить (по указанию преподавателя) эффективное значение силы тока I_1эфв первой катушке и занести его в таблицу 2.

3. Изменяя расстояние хмежду плоскостями контуров, измерить эффективное значение ЭДС взаимной индукции_{2 эф}при одинаковых значениях силы тока. Данные занести в таблицу 2.

Рекомендуемые значения расстояния х: от 0 до 20 см с шагом 5 см или от 20 до 80 см с шагом 10 см.

Таблица 1

, Гц	N1	N2	D1, м	d2, м

4. Проделать п. 2 и 3 для другого значения силы тока I_1эф, отличающегося от первоначального значения на 3–4 мА. Результаты измерений занести в таблицу 3.

5. Построить графики зависимости эффективной ЭДС _{2 эф}(x) от расстояниях. Сделать выводы по графикам.

Таблица 2

I1 эф= ….. мА
№	1	2	3	4	5	….	11
х, м
2 эф, мВ

Таблица 3

I1 эф= ….. мА
№	1	2	3	4	5	….	11
х, м
2 эф, мВ