- •Лабораторная работа № 16 определение удельного заряда электрона
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 17 изучение магнитного гистерезиса с помощью осциллографа
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 20 исследование резонанса напряжений
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 21 исследование дисперсии стеклянной призмы
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 22 изучение явления интерференции света
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 23 получение и исследование поляризованного света
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 24 изучение законов теплового излучения
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 25 изучение внешнего фотоэффекта
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 26 изучение спектра водорода
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
4. Вопросы для самоконтроля
1. На какие классы подразделяются магнетики? 2. Каков физический смысл магнитной проницаемости среды? 3. Каковы основные свойства ферромагнетиков? Объясните эти свойства с точки зрения доменной структуры кристаллов. 4. В чем заключается явление магнитного гистерезиса? 5. На какие группы подразделяются ферромагнитные вещества? 6. Что понимают под остаточной индукцией и коэрцитивной силой?
Лабораторная работа № 18
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ
ИНДУКЦИИ
Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции; экспериментально измерить зависимость ЭДС индукции от числа витков и свойств среды, а также от амплитуды и частоты переменного тока.
1. Теоретическое введение
Явление электромагнитной индукции состоит в том, что при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную проводящим контуром, в последнем возбуждается электродвижущая сила εi. Если контур замкнутый, то под действием этой ЭДС в нем возникает электрический ток, называемый индукционным. Согласно закону Ленца, индукционный ток всегда имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока. Магнитный поток(где В – магнитная индукция; S – площадь контура; α – угол между вектороми нормалью к поверхности контура), пронизывающий поверхность, ограниченную контуром, может изменяться по ряду причин: за счет изменения геометрии контура и его расположения в магнитном поле, вследствие зависимости магнитной индукции от времени, а также благодаря совместному действию этих факторов. Величина εiопределяется законом Фарадея−Ленца и не зависит от способа, которым осуществляется изменение потока. Закон Фарадея−Ленца гласит: электродвижущая сила индукции εi, возникающая в контуре, численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
. (122)
Согласно закону Ленца, величину εiсчитают положительной, если магнитный момент
соответствующего ей индукционного тока образует острый угол с линиями магнитной индукции поля, которое возбуждает индукционный ток Ii(рис. 36 а). И εiсчитают отрицательной, если угол тупой (рис. 36 б).
Рассмотрим контур, в котором индуцируется ЭДС, состоящий из N витков. Поскольку витки соединяются последовательно, то ЭДС, возбуждаемые в каждом витке, будут складываться. Поэтому . Величинуназывают потокосцеплением (или полным магнитным потоком). Если магнитный поток Φm, пронизывающий каждый из витков, одинаков, то ψ = N·Фmи уравнение (122) будет иметь вид
. (123)
Уравнение (123) выражает закон электромагнитной индукции для контура из N витков.
Если в контуре течет ток I, то вокруг проводника возникает собственное магнитное поле, которое создает собственный магнитный поток Φs сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Согласно закону Био − Савара − Лапласа, индукция поля В прямо пропорциональна току I. Значит, величины Φs и I тока пропорциональны друг другу, то есть
Φs = L·I , (124)
где L – индуктивность контура.
Величина L зависит от геометрии контура (то есть его формы и размеров), а также от магнитных свойств среды (µ), в которой он находится.
Когда ток в контуре каким-нибудь образом изменяется, то это приводит к изменению собственного потока Φs, вследствие чего в контуре, по закону электромагнитной индукции, возбуждается ЭДС, называемая электродвижущей силой самоиндукции εs. Это явление получило название явления самоиндукции. Из (123) и (124) следует, что
(125)
Если среда не ферромагнитная и контур не деформируется, то L = const и выражение (125) будет иметь вид
(126)
Индукционный ток, возникающий под действием ЭДС самоиндукции, по правилу Ленца противодействует изменению первоначального тока в цепи, то есть замедляет его возрастание или убывание.