Практическая работа №5 Расчет характеристик магнитного поля

Цель работы:

1. Научиться определять магнитную индукцию и магнитный поток, пронизывающие рамку, помещенную в однородное магнитное поле.

2. Научиться определять напряженность и магнитную индукцию в пространстве вокруг проводника с током.

Краткие теоретические положения:

Закон Ампера (1820) Сила взаимодействия двух элементов тока прямо пропорциональна произведению этих элементов тока и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. , где: ∆Fм – элементарная магнитная сила (Н); μ0 = 4π∙10-7 (Гн/м) – магнитная постоянная; А1,А2 – элементы тока (А=I∙∆l, А/м); α – угол между направлениями А и r; r – расстояние между элементами тока (м).

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции

Магнитная индукция – векторная величина, численно равная отношению силы, действующей на заряженную частицу, к произведению заряда и скорости частицы, если направление ско­рости таково, что эта сила максимальна.

, (Тл)

Напряженность магнитного поля: , (А/м)

Для длинного прямого провода с током I		Для кольцевого витка
Внутри цилиндрической катушки длиной l, с числом витков w при токе I		Для катушки с кольцевым сердечником длиной l=2πr

Магнитная проницаемость

μ₀=4π∙10^-7_, ( ) – магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума (воздуха)).

μ_а =μ∙μ₀, ( ) – абсолютная магнитная проницаемость – величина, харак­теризующая магнитные свойства вещества, равная отноше­нию модуля магнитной индукции к модулю напряженности магнит­ного поля.

μ = – относительная магнитная проницаемость.

Магнитный поток

Ф=B∙S∙cosα,(Вб) где: B – магнитная индукция (Тл); S – площадь поверхности (м2); α – угол между вектором и нормалью (перпендикуляром) к поверхности.

Потокосцепление - это сумма магнитных потоков, сцепленных с отдельными витками катушки.

, (Вб)

Собственное потокосцепление

Взаимное потокосцепление

Индуктивность – величина, равная отношению потокосцепления самоиндукции элемента электрической цепи к току:

, (Гн)

Элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности, называется индуктивной катушкой.

Задача 1

В однородное магнитное поле помещена прямоугольная рамка площадью S под углом φ к линиям магнитной индукции В (направлению магнитного потока Ф). Определить недостающие параметры:

№ варианта	S, (см2)	φ	В, (Тл)	Ф, (Вб)
1	150	90о	1,4	–
2	150	25о	–	0,019
3	–	45о	0,6	0,0085
4	4	–	1,0	4∙10-4
5	250	60о	–	0,02
6	–	90о	0,5	1,6∙10-4
7	150	–	0,9	0,117
8	–	55о	1,4	0,012
9	400	90о	1,6	–
10	–	75о	0,08	0,002

Задача 2

По прямолинейному проводнику проходит ток I, (А). Определить напряженность и индукцию поля в точке, отстоящей на расстоянии R (мм) от проводника. Окружающая среда – воздух.

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
I, (А)	1	5	10	30	40	50	60	80	100	150
R, (мм)	0,5	2,5	10	15	40	25	30	50	60	75

Задача 3

По прямолинейному медному проводнику с попе­речным сечением S=16 мм² проходит ток I = 100 А. Опре­делить напряженность поля и магнитную индукцию в точках, находящихся на расстоянии a от оси проводника. Определить H и B на поверх­ности проводника.

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
a, (мм)	0,5	1	2,5	4	5	8	10	15	20	25