Задание 2. Определение магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника в постоянном магнитном поле. Методика эксперимента

Магнитная проницаемость является характеристикой сердечника. При постоянном токе индукция магнитного поля В в сердечнике связана с напряжённостью поля Н соотношением:

(11). Для замкнутого сердечника

, (12)

, (13) где –длина средней силовой линии, - магнитная проницаемость сердечника, - магнитная постоянная, . Для ферромагнетиков существуют графики зависимости В от Н. Для электротехнической стали, из которой набран сердечник, график представлен на рис.28.4.

График зависимости В от Н для электротехнической стали

Зная Н и пользуясь этим графиком, можно найти В, а из формулы (11) определить .

(14).

Порядок выполнения задания

1. Соберите электрическую цепь по схеме рис.28.3 (между точками f и e подключен элемент в). Подключите её к источнику постоянного напряжения.

2. Снимите 5 – 6 показаний тока при различных положениях движка реостата. Данные занесите в таблицу 4 рабочей тетради.

3. Занесите в таблицу 5 рабочей тетради параметры катушки.

4. Рассчитайте напряжённость Н по формуле (12) и по графику на рис. 28.4 найдите соответствующие значения индукции В.

5. Рассчитайте магнитную проницаемость  по формуле (14). Результаты расчётов занесите в таблицу 5.

6. Постройте график зависимости  от Н.

Задание 3. Определение магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника в переменном магнитном поле. Методика эксперимента

При переменном токе магнитный поток Ф и напряжённость магнитного поля Н изменяются, поэтому магнитная проницаемость тоже меняется. Обычно, чтобы оценить магнитную проницаемость, рассчитывают амплитудное значение _амп по амплитудным значениям В₀ и Н₀. , где I₀ – амплитудное значение силы тока. Электроизмерительные приборы дают действующие значения измеряемых величин. Амплитудные значения больше действующих в раз, поэтому

, (15) где I – показания амперметра. Расчёт _амп через Н₀ и В₀ приводит к формуле

(16) где - полное сопротивление контура, _ср – длина средней силовой линии замкнутого контура, f=50Гц – частота переменного тока, N – число витков в катушке, S – площадь сечения ферромагнитного сердечника.

Порядок выполнения задания.

1. Соберите электрическую цепь по схеме рис. 28.3 (между точками f и e подключен элемент в). Подключите её к источнику переменного напряжения.

2. Меняя положение движка реостата, снимите 5-6 действующих значений тока и напряжения. Данные занесите в таблицу 6 рабочей тетради.

3. Занесите в таблицу 7 рабочей тетради параметры катушки.

4. Рассчитайте , _амп по формуле (16) и Н₀ по формуле (15). Данные расчётов занесите в таблицу 7.

5. Постройте график зависимости _амп от Н₀.

6. Сделайте выводы по результатам работы.

ОПТИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №32

Определение радиуса кривизны линзы и полосы пропускания светофильтра с помощью колец Ньютона

Цель работы: изучение явления интерференции и условий его наблюдения; проведение измерений интерферометрическим методом.

Методика эксперимента

Экспериментальная установка состоит из плоско-выпуклой линзы L большого радиуса кривизны, лежащей на плоской поверхности стеклянной пластинки Q, осветителя S, микроскопа M, полупрозрачной пластины П и набора светофильтров F (рис.32.1).

При освещении линзы монохроматическим светом световые волны, отраженные от верхней и нижней границ воздушного клина с малой толщиной d, образованного линзой и пластинкой, интерферируют (рис.32.2). При этом в отраженном свете в центре наблюдается тёмное пятно, окруженное рядом концентрических светлых и тёмных колец («кольца Ньютона»).

Найдём радиусы r тёмных и светлых колец в отражённом свете, считая, что освещение осуществляется лучами, перпендикулярными поверхности линзы. Из OCB по теореме Пифагора

.

Из этого уравнения, пренебрегая по сравнению с 2R, находим:

(1)

Оптическая разность хода интерферирующих лучей , при этом учтено, что при отражении от пластинки фаза волны меняется на , а разность хода на .

Запишем условия максимумов и минимумов интерференции соответственно

(2)

где m=1,2…

где m=0,1,2…

Выражая из (2) и подставляя в (1), получим формулы расчёта радиусов светлых и тёмных колец Ньютона, наблюдаемых в отражённом свете:

(для светлых колец) (3)

(для тёмных колец) (4)

Так как между линзой и пластинкой в точке касания всегда остаётся зазор (менее), то, для исключения его влияния, вычтем из уравнения, записанного для m-го кольца, то же уравнение, записанное для k-го кольца. В результате получим расчётную формулу:

(5)

Для наблюдения интерференционных эффектов необходимо, чтобы волны при наложении имели одну и ту же частоту, и чтобы разность фаз между ними оставалась постоянной (такие волны называются когерентными). Однако волны от обычного (не лазерного) источника света лишь частично когерентны. Поэтому чёткая интерференционная картина будет наблюдаться при выполнении следующих условий:

1. Расстояние между лучами должно быть меньше радиуса когерентности , что ограничивает угловой размер ис­точника света .

2. Разность хода лучей должна быть меньше длины когерентности

, т.е. (6)

что приводит к ограничению числа видимых колец m

, (7)

где – интервал длин волн, пропускаемых светофильтром.