Контрольные вопросы

1. Сформулируйте понятия индукции и напряженности магнитного поля, назовите единицы измерения этих величин.

2. Нарисуйте качественно силовые линии магнитного поля прямолинейного тока, круглого витка с током, длинного и короткого соленоида.

3. Объясните расхождение теоретической и экспериментальной зависимостей магнитной индукции от расстояния вдоль оси соленоида.

4. Расскажите, как измеряется индукция магнитного поля в данном эксперименте.

Литература

1. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. М.: Высшая школа, 1983.

2. Буравихин В.А., Шелковников В.Н., Каробанов В.П. Практикум по магнетизму. М.: Высшая школа, 1979.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, М.: Высшая школа, 2000.

Лабораторная работа № 14 снятие основной кривой намагничивания ферромагнетика и изучение зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля

Цель работы: снятие основной кривой намагничивания ферромагнетика, построение и анализ зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.

Приборы и принадлежности: стенд ЮУрГУ, миниблоки «Ферромагнетик», «Сопротивление», генератор сигналов специальной формы, мультиметры, провода.

1. Краткая теория

Всякое вещество является магнетиком, то есть способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). Если магнетик поместить в однородное магнитное поле в вакууме с индукцией B₀, то магнитное поле внутри магнетика изменится. Это объясняется тем, что в состоянии намагничивания магнетик даёт добавочную индукцию B*, которая векторно складывается с первоначальной индукцией B₀. Векторная сумма

B =B₀+B* (14.1)

называется вектором магнитной индукции внутри магнетика. Вещества, для которых добавка B* невелика и совпадает по направлению с B₀, называются парамагнетиками. Внутри них магнитное поле незначительно усиливается. Магнитный момент атомов у парамагнитных веществ отличен от нуля. Вещества, для которых B* и B₀ противоположны по направлению, называются диамагнетиками. Диамагнетизм обнаруживают только те вещества, у которых атомы не обладают магнитным моментом. Магнитное поле внутри них ослабляется. Ферромагнетиками называются вещества, у которых величина B* совпадает по направлению с B₀ и в сотни или тысячи раз превышает ее величину за счет спонтанной намагниченности.

Магнитная индукция B связана с напряжённостью магнитного поля H соотношением:

B =μ₀μH, (14.2)

где ₀- коэффициент пропорциональности, называемый магнитной постоянной. Величина  называется магнитной проницаемостью среды. В системе единиц СИ индукция измеряется в Тесла (Тл), а напряжённость магнитного поля в . Для диа- и парамагнетиков величина магнитной проницаемости имеет малую величину и не зависит от величины магнитного поля. Для парамагнетиков (алюминий, платина и др.) и находится в интервале 10^-4-10^-7, для диамагнетиков (медь, поваренная соль и др.) и варьируется в пределах 10^-6-10^-8. Ферромагнетики (железо, никель, кобальт, их сплавы, некоторые редкоземельные элементы при низких температурах) характеризуются большими положительными значениями , соответствующими интервалу 10³-10⁶. Характерной чертой ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость (Н), которая и исследуется в данной работе.