Закон Ампера Намагниченность вещества Явление самоиндукции Изучение свойств ферромагнетиков Магнитное поле кругового тока

Электромагнетизм Курс лекций по физике

Магнитное поле кругового тока. Основываясь на законе Био-Савара-Лапласа, найдем индукцию и напряженность магнитного поля в центре 0 витка радиусом R, по которому течет ток I (рис.5). Выделим элемент проводника длиной >. Согласно закону Био-Савара-Лапласа магнитная индукция  поля, создаваемого элементом  в точке 0, будет равна 

.

В рассматриваемом случае радиус-вектор > перпендикулярен к элементу тока  и по абсолютной величине равен радиусу витка R, т.е. 

 

 и  поэтому 

  (5)

Все векторы > магнитных полей, создаваемых в точке 0 различными участками  кругового витка с током направлены перпендикулярно к плоскости чертежа "от нас". Следовательно, вектор индукции суммарного поля , создаваемого всеми элементами вятка, будет направлен так же. Для нахождения численного значения вектора  нужно просуммировать значения  (5) по всей длине проводника, т.е. взять интеграл 

 

Зная, что напряженность магнитного поля связана с индукцией соотно­шением 

найдем напряженность магнитного поля в центре кругового тока

Если вместо одного витка с током взять N витков достаточно большого радиуса, то напряженность будет в раз больше, т.е. 

.

Экспериментальная часть

Описание установки. Тангенс-гальванометр представляет собой катушку. состоящую из N витков проводника, намотанного на узкое кольцо немагнитного материала радиусом R . Катушка укреплена треножной подставке, ней же крепится вращающийся столик с градусной шкалой и магнитной стрелкой. Шкала стрелка находятся под стеклянным колпаком, чтобы устранить влияние воздушных течений магнитную стрелку. Стеклянный колпак в процессе работа не снимать! 

Порядок выполнения работы: I. Собирают электрическую цепь по схеме (рис. 6), где к клеммам I и 2 переключателя П подключены последовательно соединенные: миллиамперметр на 150 мА, источник постоянного тока Е , потенциометр R. К 5 6 присоединен тангенс-гальванометр. Переключатель позволяет изменить направление тока, текущего через тангенс-гальванометр, не изменяя при этом направления в миллиамперметре.

2. При разомкнутой цепи (ручка переключателя П при этой должна быть в вертикальном положении) поворачивают тангенс-гальванометр вместе с подставкой так, чтобы плоскость витков тангенс-гальванометра стала параллельна магнитной стрелке. Затем поворотом столика до­биваются совпадения концов стрелки нулевыми делениями шкалы.

3. Переключатель П замыкают на клеммы 5 и 6 потенциометром R устанавливают значение силы тока 30 мА , магнитная стрелка при этом отклоняется. После того, как перестанет колебаться, фиксируют величину угла поворота >.

4. Изменяют направление тока на противоположное. Для этого пе­реключатель П ставят в положение 3-4 при том же значении силы тока. Вновь определяют угол отклонения стрелки >.

Примечание. Надо следить за тем, чтобы показание миллиамперметра при изменении направления тока оставалось неизменным. Находят

среднее значение угла >.

5. Оставив переключатель П в положении 3-4, увеличивают силу тока на 15 мА и измеряют угол отклонения стрелки >, затем переводят переключатель в положение 5-6 и измеряют угол . Измерения (пп.3,4,5) повторяют при других значениях тока. указанных в таблице результатов измерений.

Таблица результатов измерений

6. Вычисляют Н0 для всех значений токов по формуле 

  А/м

где для данной установки N =45 витков, R = 0.18 м.

7. Вычисляют относительную ошибку измерений по формуле 

где >- теоретическое значение напряженности. =0,2 эрстед (I эрстед = 79,6 А/м). 

По окончании измерений источник тока отсоединить!

Контрольные вопросы

1. Элементы земного магнетизма.

2. Закон Био-Савара-Лапласа.

3. Вывод формулы для вычисления напряженности магнитного поля в центре кругового тока.

4. Описать установку и объяснить методику определения горизон­тальной составляющей магнитного поля Земли.

Список литературы

1. Д е т л а ф А. А... Яворский Б.М. 10грс физики, т.2. М.: Высшая школа, 1977.

2. С а в е л ь И. В. Курс общей физики, т.2. М: Наука. 1978.

3. К о р т н е в А. В. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965.

4. М а й с о в Н. Практикум по курсу общей физики. М.:

При намагничивании ферромагнетика происходит изменение его формы и объема. Это явление называется МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ. Величина знак этого эффекта зависят от напряженности магнитного поля, угла между направлением поля кристаллической осью (в случае монокристаллических тел). Удлинение, имеющее при этом место (составляет стотысячные доли начальной длины). Наблюдается у ферромагнетиков обратное - намагничивания деформации. 

Лабораторная работа 230 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Элементы земного магнетизма. Земля представляет собой огромный шаровой магнит. В любой точке пространства, окружающего Землю, и на ее поверхности обнаруживается действие магнитных сил, т.е. создается магнитное поле, которое подобно полю магнитного диполя “ав” помещенного в центре Земли (рис.I). Магнитные полюса лежат вблизи географических полюсов

Лабораторная работа 232 Определение диэлектрической проницаемости жидкости методом двухпроводной линии Цель работы: а) ознакомиться с основами теории Максвелла, свойствами электромагнитных волн и механизмом распространения в двухпроводной линии


Лабораторная работа по физике