- •Лабораторна робота № 45 визначення індукції магнітного поля за допомогою терезів ампера
- •1. Магнітне поле. Індукція магнітного поля . Силові лінії магнітного поля. Потік вектора індукції магнітного поля (магнітний потік).
- •2. Дія магнітного поля на провідник з струмом. Сила ампера
- •3. Терези ампера та методика визначення індукції магнітного поля
- •4. Послідовність виконання роботи
- •5. Обробка експериментальних даних
- •Лабораторна робота № 46 визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
- •1. Магнітне поле та його характеристики
- •2. Елементи земного магнетизму
- •3. Методика експериментального визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
- •4. Послідовність виконання роботи
- •Лабораторна робота №47. Визначення питомого заряду електрона
- •1. Магнітне поле. Дія магнітного поля на рухомий заряд. Сила лоренца
- •2. Рух заряджених частинок в магнітному полі.
- •3. Практичне значення руху заряджених частинок в магнітному полі
- •4. Методика експериментального визначененя питомого заряду електрона
- •5. Послідовність виконання роботи
- •Лабораторна робота №49 визначення точки кюрі феромагнетиків
- •2. Діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики
- •3. Природа феромагнетизму
- •4. Точка кюрі для феромагнетиків. Фазовий перехід іі роду
- •5. Експериментальне визначення точки кюрі феромагнетиків
- •6. Послідовність виконання роботи.
- •3. Природа феромагнетизму. Намагніченість феромагнетиків. Крива намагнічення
- •4. Магнітний гістерезис. Петля гістерезису
- •5. Методика експериментального методу зняття петлі гістерезису за допомогою осцилографа
- •6. Послідовність виконання роботи
- •7. Розрахунок залишкового намагнічення та коерцитивної сили досліджуваного феромагнетика
- •8. Додаткове завдання: визначення магнітної проникності досліджуваного феромагнетика
- •9. Застосування феромагнітних матеріалів
- •Лабораторна робота № 53 вивчення роботи релаксаційного генератора
- •1. Поняття про релаксаційні коливання.
- •2. Струм в газах. Види газових розрядів.
- •3. Релаксаційний генератор на неоновій лампі.
- •4. Принцип експериментального методу.
- •5. Оцінка похибок експерименту.
- •6. Послідовність виконання роботи.
- •7. Додаткове завдання 1.
- •8. Додаткове завдання 2.
- •Лабораторна робота № 54 визначення індуктивності соленоїда та ємності конденсатора методом вимірювання їх реактивних опорів у колі змінного струму
- •1. Змінний електричний струм
- •2. Активний опір в колі змінного струму
- •4. Індуктивність у колі змінного струму
- •5. Активний опір, індуктивність та ємність у колі змінного струму
- •6. Принцип експериментального визначення ємності конденсатора методом вимірювання його реактивного опору.
- •7. Визначення індуктивності соленоїда
- •8. Похибки методу
- •9. Послідовність виконання роботи
- •9. Приклади технічного застосування індуктивного та ємнісного опорів.
- •10. Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 55 вивчення резонансу в електричному коливальному контурі
- •1. Електричний коливальний контур. Вільні незатухаючі коливання
- •2. Вільні затухаючі коливання в контурі
- •3. Вимушені коливання в контурі. Явище резонансу
- •4. Послідовність виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 60 визначення довжини електромагнітної хвилі за допомогою двопровідної лінії
- •1. Основи теорії максвелла
- •2. Електромагнітні хвилі.
- •3. Стояча електромагнітна хвиля.
- •4. Експериментальне дослідження стоячих електромагнітних хвиль.
- •5. Послідовність виконання лабораторної роботи.
- •6 .Випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Передача інформації за допомогою електромагнітних хвиль.
- •Контрольні питання.
- •Перелік використаних джерел
Лабораторна робота № 46 визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
МЕТА РОБОТИ: ознайомитись з елементами земного магнетизму та на основі принципу суперпозиції освоїти методику визначення напруженості магнітного поля.
ПРИЛАДИ: джерело постійного струму, круговий контур, амперметр, реостат, двополюсний ключ, компас.
Явище магнетизму відомо людям ще з давніх часів. Так, саме слово ”магніт” походить від Магнесії, міста у древній Малій Азії, де знаходили природний залізняк, що притягував залізні предмети. Одне з перших практичних застосувань магнетизму - це магнітна стрілка , яка вказувала напрями на полюси Землі ( компас ). З основними характеристиками магнітного поля, з елементами земного магнетизму та методикою експериментального визначення напруженості магнітного поля знайомить дана робота.
1. Магнітне поле та його характеристики
Поле нерухомих електричних зарядів - електростатичне поле. Якщо заряди рухаються , то крім електричного поля вони створюють магнітне поле. Силовою характеристикою магнітного поля є його індукція (вектор). Так , на прямолінійний провідник довжиноюLз струмомIв однорідному магнітному полі індукцією B діє сила Ампера (46.1), де- кут між векторомта провідникомL. При= 90она провідник буде діяти максимальна силаFmaxі модуль індукції магнітного поля визначиться, виразом (46.2):
(46.1)
(46.2)
Одиниця індукції магнітного поля 1 Тл(тесла). - це індукція такого однорідного магнітного поля в якому на перпендикулярно розташований до вектора індукції провідник довжиною 1м з струмом 1А діє сила 1Н.
Напрям вектора індукції магнітного поля можна визначити за допомогою магнітної стрілки, а саме :
За напрям вектора магнітної індукції беруть напрям від південного полюса S до північного N стрілки, яка вільно встановлюється в магнітному полі (рис. 46.1).
Графічно магнітне поле зображають за допомогою силових ліній, дотичні до яких в кожній точці поля співпадають з вектором індукції.
Для прямого провідника зі струмом його силові лінії являють собою концентричні кола і напрям таких силових ліній визначається за напрямом свердлика (правий гвинт), як вказано на рис. 46.2.
Магнітне поле може створюватись мікро-, та макрострумами. Так, магнітні властивості речовини зумовлені мікрострумами, гіпотезу про існування яких вперше висунув Ампер. Він допустив, що в речовині циркулюють молекулярні струми. Тепер відомо, що такі мікроструми в речовині зумовлені рухом електронів навколо ядер атомів. Макроструми - це струми в провідниках, які зумовлені впорядкованим рухом електричних зарядів.
Для характеристики магнітного поля макрострумів вводять допоміжну величину, яку називають напруженістю магнітного поля.
Напружність магнітного поля (позначається ) залежить тільки від сили струму в провіднику та його геометрії (форми, розміру) і розраховується в будь-якій точці за законом Біо-Савара-Лапласа (формула 46.3, рис. 46.3), деdH- напруженість магнітного поля, створеного елементомdLпровідника з струмом силоюІна віддалі r,- кут міжrтаdL. Вектордотичний до силової лінії поля (кола, центр якого лежить на продовжені елементаdLі напрям силової лінії знаходимо за правилом свердлика).
(46.3)
- коефіцієнт пропорційності в системі СІ.
Результуюча напруженість в точці Р дорівнює інтегральній векторній сумі напруженостей, створених всіма елементами провідника.
Так, після проведеного інтегрування для прямолінійного нескінченого провідника отримаємо вираз (46.4), де а- віддаль від провідника. Якщо провести розрахунки для кругового контуру (витка) радіусаR, то напруженість магнітного поля на віддаліhвід центра по його вісі буде рівна (46.5).
, (46.4);
. (46.5)
Як випливає з отриманих виразів (46.4, 46.5) напруженість магнітного поля вимірюється в А/м і користуючись (46.4) можна дати наступне означення одиниці напруженості магнітного поля 1 А/м :
1 А/м - напруженість магнітного поля створеного прямим нескінченим провідником зі струмом 2 А на віддалі 1 м від даного провідника.
Розрахувавши напруженість магнітного поля , можна ”перейти” до його індукції. Такий перехід здійснюється за допомогою коефіцієнтаo, який називається магнітною сталою і він дорівнює 410-7Тлм/А. Цей коефіцієнт дорівнює чисельно силі, яка діє на провідник довжиною 1м зі струмом 1А в магнітному полі напруженістю 1 А/м. Можна довести, що 1 Тлм/А = 1 Гн/м і тому магнітну сталу записують, якo= 410-7Гн/м. Ввівши магнітну сталуo, зв'язок між індукції магнітного поляу вакуумі та напруженістюприйме вигляд (46.6).
(46.6)
Якщо ж середовище не вакуум , то результуюче поле визначається макро-, та мікрострумами. В такому випадку індукція магнітного поля буде рівна (46.7).
(46.7)
де - магнітна проникність речовини, безрозмірна речовина, показує в скільки разів саме за рахунок мікрострумів в речовині індукція магнітного поля збільшується (або зменшується) в порівнянні з індукції магнітного поля у вакуумі.