- •Глава II. Электрические свойства
- •2.1. Построение эквипотенциальных и силовых линий электростатического поля.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.2 Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.3 Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.4 Определение электроемкости конденсатора при помощи милликулонметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.5 Определение электроемкости конденсатора мостом Сотти.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.6. Резонанс напряжения.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.7 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс-буссоли.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.8. Снятие кривой намагничивания ферромагнетика.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.9 Определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.10 Изучение вакуумного диода и определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.11 Снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Упражнение 1 Снятие кривой намагничивания
- •Упражнение 2. Снятие петли гистерезиса и определение потерь на перемагничивание
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.12. Градуировка амперметра и вольтметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •III часть
- •IV часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.13. Измерение мощности переменного тока и сдвига фаз между током и напряжением.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.14. Изучение работы электронно-лучевого осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •I I. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Часть I. Определение амплитудного и действующего переменного напряжения.
- •Часть II Измерение частоты периодического сигнала.
- •Часть III Измерение сдвига фаз сигналов по осциллограмме.
- •Часть IV Измерение сдвига фаз сигналов с помощью фигур Лиссажу.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
IV. Содержание отчета.
Отчет по работе составляется в произвольной форме и должен содержать:
1. Краткое описание работы.
2. Схему опыта. Описание тангенс-буссоли.
3. Результаты измерений.
4. Расчеты.
5. Среднее значение напряженности НЗ СР.
6. Абсолютную и относительную погрешности измерений.
7. Выводы, в которых должны быть даны значения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли с учетом ошибки.
V. Контрольные вопросы:
Что называется вектором магнитной индукции? В каких единицах измеряется магнитная индукция?
Каким образом связаны между собой напряженность магнитного поля и магнитная индукция? В каких единицах измеряется напряженность магнитного поля?
Запишите закон Био-Савара-Лапласа.
Выведите формулу напряженности магнитного поля в центре кругового витка.
Что называется силовой линией магнитного поля? Начертите картинку силовых линий магнитного поля земли.
Назовите причины существования магнитного поля земли.
Выведите расчетную формулу горизонтальной составляющей магнитного поля земли.
Почему магнитное поле называется вихревым?
Какие величины входят в элементы земного магнетизма? Что они означают?
Ток 20А, протекая по кольцу из медной проволоки сечением 1мм2, создает в центре кольца напряженность магнитного поля 178 А/м. Какая разность потенциалов приложена к кольцу?
Найдите напряженность магнитного поля на оси кругового витка на расстоянии 3 см от его плоскости. Радиус контура 4 см, ток – 2 А.
Два круговых витка расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях так, что центры их витков совпадают. Радиус каждого витка 2 см, токи в витках 5 А. Найдите напряженность магнитного поля в центре этих витков.
Два круговых витка радиусами 4 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии 5 см дуг от друга. По виткам текут токи в одном направлении силой 4 А. Найдите напряженность магнитного поля в центре одного из витков.
Два круговых витка радиусами 5 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии 5 см дуг от друга. По виткам текут токи в противоположных направлениях силой 5 А. Найдите напряженность магнитного поля в центре одного из витков.
2.8. Снятие кривой намагничивания ферромагнетика.
Цель работы: Опытным путем определить зависимость индукции и магнитной проницаемости ферромагнетика μ от напряженности магнитного поля Н при помощи милливеберометра.
I. Теоретическое введение.
Магнитная индукция – векторная величина, модуль которой равен максимальному значению силы Ампера, действующей на прямой проводник с током длиной 1 м, по которому течет ток 1 А.
(1)
За единицу магнитной индукции принята тесла (сокращенно: Тл),
Если в некоторой области пространства вектор индукции магнитного поля имеет одинаковое значение по модулю и одинаковое направление во всех точках поля, то магнитное поле в этом пространстве называется однородным.
Кроме магнитной индукции магнитное поле описывается величиной, называемой напряженностью магнитного поля. Она связана с вектором магнитной индукции формулой:
, (2)
где μ = 1 + χ (3)
µ0 = 4π·10-7 Гн/м – магнитная постоянная.
аχ – магнитная восприимчивость.
Для ферромагнетиков μ >> 1 , χ >> 0.
- единица измерения напряженности магнитного поля.
Элементарным магнитным потоком dФ через малую площадку dS называется величина, равная произведению модуля вектора индукции на площадь и косинус угла между вектором индукции и нормалью к площадке:
dФ = ВdSсоsα. (4)
В однородном магнитном поле магнитный поток через плоскую площадку равен:
Ф = ВSсоs α. (5)
В произвольном магнитном поле полный поток определяется по формуле:
(6)
За единицу магнитного потока в СИ принят вебер (сокращенно: Вб).
1 Вб = 1 Тл·1 м2 .
В магнитных полях линии индукции всегда замкнуты и образуют вихревое поле. В результате замкнутая поверхность, помещенная в магнитное поле, пронизывается линиями магнитной индукции так, что любая линия, входящая в эту поверхность, выходит из нее. Следовательно, полный магнитный поток через произвольную замкнутую поверхность равен нулю.
. (7)
Данное утверждение носит название теоремы Гаусса.
Полученный результат является следствием того факта, что в природе нет магнитных зарядов, и магнитные поля образуются только электрическими токами.
У ферромагнетиков значения магнитной проницаемости достигают нескольких десятков, сотен и даже тысяч единиц. Магнитная проницаемость ферромагнетиков не является постоянной величиной, она зависит от напряженности внешнего магнитного поля Н. Кроме того, процесс намагничивания ферромагнетиков зависит от предыдущей истории намагничивания вещества. Это явление называется гистерезисом.
Температура, выше которой вещество теряет ферромагнитные свойства и становится парамагнетиком, называется температурой, (или точкой) Кюри.
Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная зависимость между индукцией и напряженностью . Поэтому магнитная проницаемость ферромагнетиков определяется только экспериментально.