23

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

С.М.РАЗИНОВА, И.П.ШАПКАРИН, О.Н.ГЛАГОЛЕВА

Методические указания к лабораторной работе №86

«Изучение магнитного поля кругового тока»

Утверждено в качестве методического пособия

Редакционно-издательским советом МГУДТ

МГУДТ 2003

УДК 53 (075.8)

Р – 15 ; Ш - 15 ; Г- 3

Куратор РИС Козлов А.С..

Работа рассмотрена на заседании кафедры физики и рекомендована к печати.

Зав. кафедрой Шапкарин И.П.

Авторы: С.М.Разинова, доц.

И.П.Шапкарин, к.т.н., доц.

О.Н.Глаголева, к.ф.-м.н., доц.

Рецензент: Сидоров В.Г., к.т.н., доц.

Р-15 Разинова С.М. Изучение магнитного поля кругового тока: методические указания./ Разинова С.М., Шапкарин И.П., Глаголева О.Н. – М.: ИИЦ МГУДТ, 2003 – с.

Методические указания к лабораторной работе №86 «Изучение магнитного поля кругового тока» содержат обоснование метода измерений, описание установки и экспериментальную часть. Определяется баллистическая постоянная установки и изучается зависимость величины магнитной индукции на оси кругового тока от величины тока и от координаты точки поля, отсчитанной от плоскости витка. Изучается зависимость магнитного потока через измерительную катушку при изменении ее ориентации относительно вектора магнитной индукции.

Для студентов 1-2 курсов всех специальностей.

УДК 53 (075.8)

© Московский государственный университет

дизайна и технологии, 2003

Лабораторная работа №86

«Изучение магнитного поля кругового тока»

Цель работы: знакомство с индукционными методами измерения величины магнитной индукции, изучение зависимостина оси кругового тока от величины тока и координаты точки поля; изучение зависимости магнитного потока через измерительную катушку от ее ориентации.

Приборы и принадлежности: выпрямитель, реостат, баллистический гальванометр, панель для изучения магнитного поля кругового тока.

Введение Магнитная индукция в

Взаимодействие электрических токов осуществляется посредством магнитных полей, создаваемых этими токами. Обнаружить магнитное поле можно с помощью магнитных стрелок, которые в магнитном поле ориентируются определенным образом. Аналогично ведет себя и контур с электрическим током, помещенный в данную точку магнитного поля, т.к. магнитное поле контура с током подобно полю магнитной стрелки.

Магнитные свойства плоского контура с током характеризуют величиной магнитного моментаp_m, который равен:

= , (1)

где s - площадь поверхности, ограниченной контуром - единичный вектор нормали, направленный перпендикулярно плоскости контура в ту сторону, откуда видно текущий по контуру ток против часовой стрелки (правилу буравчика).

Если плоский пробный контур с током поместить в магнитное поле, то в результате взаимодействия их магнитных полей контур повернется, приобретя механический момент (рис.1).

Магнитное поле в данной точке характеризуют вектором магнитной индукции . Величину вектора магнитной индукции определяют как отношение максимального механического моментаM_max, действующего на пробный контур с током, помещенный в данную точку поля, к величине магнитного момента р_m этого контура:

½В½=½М_мах½/½p_m½ (2)

За направление принимают направление, по которому ориентируется векторпод действием магнитного поля. Таким образом, вращающий момент, действующий на плоский контур с током в однородном магнитном поле, определяется равенством:

=[ ] (3)

Физический смысл В можно выяснить на основе закона Ампера.

Согласно закону Ампера сила , действующая на проводник с током i, помещенный в однородное магнитное поле В равна:

= i [,], (4)

где - отрезок проводника, находящегося в магнитном поле, (направление векторасовпадает с направлением токаi ).

Если положить равным единице иi равным единице тока, то величина В станет численно равна силе  , действующей на элемент единичной длины со стороны однородного магнитного поля. Поэтому вектор магнитной индукции является силовой характеристикой магнитного поля в данной точке, т.к. показывает, с какой силой действует магнитное поле на каждую единицу длины проводника, по которому течет ток единичный силы .

Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл):

Тл=Н / (А·м)=В·с /м²