Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка по электромагнитным процессам.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.08.2019
Размер:
8.84 Mб
Скачать

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики горных пород и процессов

Методические указания

для выполнения лабораторных работ по курсу

«Электромагнитные процессы»

Методические указания предназначены

для студентов специальности ГФ

Разработали:

Гридин О.М., проф. д.т.н.

Наумов К.И., проф., к.т.н.

Шведов И.М., доц., к.т.н.

Лесков С.Ф., к.т.н.

Ананьев П.П., к.т.н.

Ермаков С. В.

Москва, МГГУ, 2011

Оглавление

.

1

Измерение импульсного магнитного поля

3

2

Измерение магнитно-диэлектрических свойств рудного материала

7

3

Определение положения магнитного тела в грунте

11

4

Кинетика процесса электролиза воды

16

5

Электропотенциал углей

19

6

Измерение магнитной восприимчивости на магнитных весах

27

7

Протонный магнитометр

32

8

Эффект Степанова

35

9

Термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) минералов

39

10

Эффект Томсона

42

11

Магнитокинетический эффект

45

Литература

47

Работа №1 Измерение импульсного магнитного поля

Цель работы.

Объектом исследования является изучение характеристик импульсного магнитного поля катушки. Цель работы - отработка различных режимов работы электромагнитной установки и определение зависимости напряженности и длительности импульсного магнитного поля от напряжения на конденсаторе.

Общие сведения

Магнитное поле - это форма материи, окружающей движущиеся электрические заряды. Магнитное поле является составной частью электромагнитного поля. Силовой характеристикой магнитного поля является индукция магнитного поля В. Магнитная индукция измеряется в теслах (Тл). Тесла - это индукция такого однородного магнитного поля, которое действует с максимальным касательным вращательным моментом 1Н.м на контур с током, магнитный момент которого равен 1 А.м2 . Наряду с вектором магнитной индукции В вводится еще одна силовая характеристика магнитного поля - напряженность магнитного поля Н. Векторы В и Н коллинеарны и связаны соотношением

В= μμ0 Н

Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м); μ0 -магнитная постоянная, равная μ0 = 4π .10-7 Гн/м; μ- относительная магнитная проницаемость среды, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде больше или меньше, чем в вакууме (μ =1 для воздуха).

Магнитным потоком Ф через некоторую поверхность S называется скалярная величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь этой поверхности. Магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром с током равен:

Ф=ВS

Если контур с током представляет собой катушку (соленоид) диаметром d, то при изменении магнитного потока через катушку на ее концах появится напряжение U:

U = (dФ/dt).NB = (dB/dt).S.NB = (dB/dt).(πd2/4).NB ,

где Ф - магнитный поток, изменяющийся со временем; NB - количество витков катушки.

При гармоническом изменении потока выразим эту формулу через магнитную индукцию:

U =μμ0Н0 ωcos(ωt) NB πd2/4 = U0 ωcos(ωt),

Н = 4μ0/ μ0 ωcos(ωt) πd2 NB = Н0 ωcos(ωt),

где Uи Н0 – амплитуды магнитной индукции и напряженности магнитного поля.

Т.к. ω = 2π/Т, то основная расчетная формула для определения амплитуды поля:

U0= (2πNВ μμ0Н0/Т).πd2/4,

Н0 = 4 U0 T/ μ0.. πd2 NB,

где U0- напряжение, показываемое датчиком на осциллограмме, NВ - число витков датчика, μ0 - магнитная постоянная, Н0 амплитуда напряженности импульсного магнитного поля, Т – период. Подставляя данные для конкретных условий и оборудования получим:

Н0 =1,8.109 U0 Т

Методика выполнения работы

  1. Собрать прибор по указанной схеме, для этого использовать две катушки с разным числом витков (d =70 мм h=85 мм): для 1 и 2 опыта синюю катушку, для 3,4 - черную катушку и датчик (dд=3 мм, Nд=10) для отображения осциллограммы.

  2. Нажать кнопку «Пуск».

  3. Для зарядки конденсатора до Uс (для 1,3 опыта 200 В, для 2,4 – 400 В) нажать на кнопку КН1 «Зарядка».

  4. Разрядить конденсатор, нажимая КН2 «Разрядка»

  5. Используя полученную осциллограмму найти период импульса (Т) и напряжение датчика (Uд).

  1. Вычислить напряженность поля по основной расчетной формуле и занести полученные данные в табл. 1.

  2. Построить график зависимости напряженности поля от напряжения на конденсаторе, подобрать аппроксимирующую формулу и сопоставить ее с расчетной.

  3. Зарисовать форму импульса магнитного поля с экрана осциллографа и изобразить его на бумаге в координатных осях Н (А/м) и t (время, мс).

  4. Используя уравнения Максвелла рассчитать изменение напряженности вихревого электрического поля и построить график в координатных осях Е (В/м) и t.

Рис. 2. Установка для измерения импульсного магнитного поля.

Табл. 1. Результаты вычислений

№ опыта

Uc

(В)

Т

.10-4)

U0

(В)

Н0

(А/м.105)

Примечание (цвет катушки)

1

синяя

2

синяя

3

черная

4

черная

Контрольные вопросы

  1. В чем физическая сущность магнитно - импульсного разупрочнения горных пород?

  2. Как время разряда конденсатора связано с его емкостью и индуктивностью катушки?

3. Какие горные породы в наибольшей степени пригодны для магнитно - импульсного разупрочнения?

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.