4 Контрольные вопросы

4.1 Что такое магнитное поле?

4.2 С чем связано возникновение магнитного поля?

4.3 Как схематически изображается магнитное поле?

4.4 Что такое элемент тока? Записать и пояснить закон Ампера.

4.5 Какими величинами характеризуется магнитное поле?

4.6 Записать математическое выражение и сформулировать закон Био – Савара – Лапласа..

4.7 Чему равна индукция магнитного поля, создаваемая бесконечным прямым током? В центре кругового тока?

4.8 Какова природа магнитного поля Земли?

4.9 Как устроен тангенс–гальванометр?

4.10 Записать и пояснить формулу для определения горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли.

Лабораторная работа № 2 Электромагнитная индукция. Определение индуктивности и взаимной индуктивности катушек

Цель и задачи работы: Изучить явления электромагнитной индукции и самоиндукции; определить индуктивность катушки.

1 Общие сведения

Самоиндукция представляет собой частный случай электромагнитной индукции. Явление самоиндукции состоит в том, что первичный переменный ток в контуре индуцирует ток самоиндукции в самом контуре. При этом магнитный поток Ф, связанный с контуром, пропорционален силе тока I в контуре:

Ф = LI, (1)

где L – индуктивность контура.

Предположим, что за время dt сила тока в контуре изменяется на dI. Тогда, согласно формуле (1), магнитный поток изменится на

dФ = LdI, (2)

в результате чего в контуре появится электродвижущая сила самоиндукции

E_S . (3)

Индуктивность L характеризует индукционные свойства контура, в системе СИ измеряется в генри (Гн). Индуктивность зависит от форм и размеров контура и от магнитных свойств среды.

Если расположить два неподвижных контура близко друг от друга и пропустить по первому контуру ток I₁, то магнитный поток, создаваемый этим током ( линии индукции В, на рисунке 2 изображены сплошными линиями), пропорционален I₁.

Рисунок 2 Два неподвижных контура с токами I₁ , I₂ и линии магнитной индукции В₁ и В₂ этих токов; В₁ – сплошные линии,

В₂ – штриховые линии

Обозначим через Ф₂₁, ту часть потока магнитной индукции, которая пронизывает контур 2.

Тогда

, (4)

где М₂₁ – коэффициент пропорциональности.

Если ток I₁ переменный, то магнитный поток Ф₂₁ в контуре 2 индуцирует э.д.с. E ₁₂, которая по закону Фарадея равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф₂₁.

E ₁₂. (5)

Аналогично, при протекании в контуре 2 тока I₂ магнитный поток индукции В₂ (его магнитное поле изображено на рисунке 2 штриховыми линиями) пронизывает первый контур. Если Ф₁₂ – часть этого потока, пронизывающего контур 1, то

. (6)

Если ток I₂ переменный, то магнитный поток Ф₁₂, в контуре 1 индуцирует э.д.с. E ₁₂, которая равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф₁₂.

E ₂₁. (7)

Явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока, в другом называется взаимной индукцией. Коэффициенты пропорциональности М₂₁ и М₁₂ называются взаимной индуктивностью контуров. Расчеты, подтверждаемые опытом, показывают, что

. (8)

Коэффициенты М₂₁ и М₁₂ зависят от геометрической формы, размеров, взаимного расположения контуров и от магнитной проницаемости окружающей контуры среды. Единица измерения взаимной индукции так же, что и для индуктивности, генри (Гн).

Задание 1