5.5. Контрольные вопросы

1. Почему орбитальные магнитный и механический моменты электрона в атоме противоположно направлены?

2. Из каких магнитных моментов складывается магнитный момент атома?

3. Какие вещества являются диа-, пара-, ферромагнетиками? В чем различие их магнитных свойств?

4. Какую величину называют намагниченностью?

5. Что называют магнитной проницаемостью и восприимчивостью среды? Запишите и объясните соотношение между магнитной проницаемостью и восприимчивостью для парамагнетика; диамагнетика.

6. Как определяется магнитное поле В в веществе?

7. Что такое домен? Дайте понятие о доменной структуре ферромагне- тиков.

8. Что такое петля гистерезиса? Какие причины ее вызывают?

9. Каким образом рассчитываются величины магнитного поля, действу- ющего на образец, и соответствующие величины магнитной индукции образца?

10. Каким образом на экране осциллографа можно получить изображение петли гистерезиса?

Литература. [1, §§ 20.6, 20.7; 2, §§ 46-48; 3, § 59]

5. Экспериментальное определение

ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ

Цель работы: изучение явления самоиндукции и исследование зависимости индуктивности катушки от магнитной проницаемости среды.

Приборы и принадлежности: катушка индуктивности, сердечник, автотрансформатор, амперметр, вольтметр.

1. Теоретические сведения

Магнитным потоком через площадку DS (рис.6.1) называют скалярную величину

∆Ф = B∆Scosα = В_n∆S, (6.1)

где В_n - проекция на нормаль к ∆S

Магнитный поток через конечную поверхность S равен

. (6.2)

Рис. 6.1

Единицей измерения Ф является (Вб): 1Вб=1Тл∙1м2. ЭДС, действующую в контуре L, ограничивающем поверхность S, считают положительной (ε >О), если создаваемый ею ток увеличивает поток через S. При изменении магнитного потока через S в контуре L возникает ЭДС индукции (явление электромагнитной индукции): . (6.3)

ЭДС ε_i всегда противодействует причине, вызывающей изменение магнитного потока.

Правило Ленца: возникающий в проводящем контуре индукционный ток I_i имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока через контур, вызывающему этот индукционный ток.

Собственный поток Ф через контур L, т.е. поток, создаваемый током I, идущим по самому контуру L, пропорционален силе тока:

Ф = L∙I. (6.4)

Это непосредственно следует из закона Био-Савара-Лапласа (см.формулу (3)). Коэффициент L (L>O) называют индуктивностью контура или коэффициентом самоиндукции. Индуктивность (в отсутствии ферромагнитных сердечников) не зависит от тока и определяется характеристиками контура - формой, размерами, числом витков и средой, в которой он находится.

Единицей измерения индуктивности является генри (Гн): 1 Гн = 1 Вб/1А. Если L не зависит от тока и поэтому не меняется со временем, то в соответствии с формулой (6.3) при изменении силы тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции

(6.5)

По правилу Ленца, ЭДС самоиндукции противодействует изменению электрического тока в контуре, т.е. замедляет его возрастание или убывание. Из формулы (6.5) следует, что ЭДС самоиндукции пропорциональна индуктивности контура. Таким образом, индуктивность контура является мерой его инертности по отношению к изменению силы тока. Само явление возникновения ЭДС в контуре при изменении силы тока в нем называют самоиндукцией.

Индуктивность L = 1 Гн - это индуктивность такого контура, в котором при изменении тока с быстротой 1 А за 1 с индуцируется ЭДС ε_s= 1 В. Один генри - это большая индуктивность, и получить ее нелегко: нужна катушка с большим числом витков и ферромагнитным сердечником.