Контрольные вопросы

1. Что такое магнитная проницаемость? Магнитная восприимчивость?

2. Классификация магнетиков по магнитной проницаемости.

3. Как ведут себя диа-пара- и ферромагнетики во внешнем магнитном поле?

4. Что такое магнитное насыщение? Как его получить?

5. Как зависит индукция магнитного поля в ферромагнетике от напряженности внешнего поля? (Объяснить по кривой намагничивания).

6. Что такое гистерезис? Объяснить на графике петли гистерезиса, что происходит в ферромагнетике на каждом участке кривой?

7. Что называется коэрцитивной силой? Остаточным намагничиванием? Показать на графике.

8. Как произвести полное размагничивание образца? Почему для этого используется переменный ток? Можно ли для этой цели использовать постоянный ток?

9. Чем отличаются по структуре ферромагнетики от диа- и парамагнетиков? Что такое домены?

10. Как создается намагничивающее поле в работе?

11. Единицы измерения: ε_i, Н, В, ₀, Ф.

Лабораторная работа № 8 «Определение индуктивности катушки и проверка закона Ома для электрической цепи переменного тока»

Цель работы:

1. Изучение явления самоиндукции

2. Определение индуктивности катушки без сердечника и с ферромагнитным сердечником

3. Проверка закона Ома для электрической цепи переменного тока

Приборы и принадлежности:

1. Катушка индуктивности

2. Ферромагнитный сердечник

3. Конденсатор

4. Реостат

5. Вольтметр

6. Амперметр

7. Источник переменного напряжения

8. Мост постоянного тока

Краткая теория

При изменении силы тока в проводящем контуре изменяется величина магнитного потока, сцепленного с этим контуром. Следовательно, в последнем, согласно закону Фарадея, будет индуцироваться электродвижущая сила (ЭДС). Возникновение индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией. ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменении силы тока в контуре

(1)

Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью или коэффициентом самоиндукции и измеряется в генри (Гн). Индуктивность контура является мерой его «инертности» по отношению к изменению его силы тока и зависит от размеров контура, его геометрической формы, плотности намотки проводника и относительной магнитной проницаемости среды  , из которого изготовлен сердечник. Если электрическую цепь, содержащую последовательно соединенные резистор с омическим или активным сопротивлением R, катушку индуктивности L, и конденсатор электроемкости C, подключить к источнику переменного напряжения, то в такой цепи возникнет переменный электрический ток (рис. 1).

Рис. 1.

Пусть напряжение источника изменяется по гармоническому закону

, (2)

где - амплитудное значение напряжения.

Тогда сила тока в цепи будет равна

, (3)

где - амплитудное значение силы тока;

 - разность (сдвиг) фаз между приложенным напряжением и силой тока.

Падение напряжения на отдельных участках цепи определяются соотношениями

(4)

где  - циклическая частота ();

R – активное сопротивление;

- индуктивное сопротивление;

- емкостное сопротивление.

В цепи переменного тока имеет место сдвиг по фазе между и , что можно представить на векторной диаграмме (рис.2) Колебания напряжения на емкости отстают по фазе от колебаний силы тока на , а колебания напряжения на индуктивности опережают колебания силы тока на . Напряжение на активном сопротивлении изменяется в синфазно с током.

RI_m

Рис. 2.

Эффективные или действующие значения силы тока и напряжения связаны с амплитудными значениями переменного тока и соотношениями

. (5)

Закон Ома для RLC-цепи (рис.1) имеет вид

, (6)

где - полное электрическое сопротивление (или импеданс); (7)

R – активное (или омическое) сопротивление;

- реактивное сопротивление (или реактанс) (8)

Сдвиг по фазе между током в цепи и приложенным напряжением (рис.2) определяется соотношением

(9)

В частном случае, если цепь переменного тока содержит лишь резистор R и катушку индуктивности L, формула (6) имеет вид

где , откуда

. (10)

Таким образом, для определения индуктивности катушки необходимо знать ее полное сопротивление Z, активное сопротивление R и циклическую частоту  переменного тока, которая связана с обычной частотой  соотношением . Для промышленного тока частота Гц.