 |
Питання для самостійного контролю.
|
|
|
|
Питання для самостійного контролю.
1. Які параметри характеризують магнітне поле в вакуумі та в речовині?
2. Як напрямлені силові лінії поля прямого та колового струму?
3. В чому полягає причина виникнення ЕРС індукції?
4. В чому полягає природа діа-, пара- та феромагнетизму?
5. Показати, що площа петлі гістерезису характеризує втрати енергії на перемагнічування феромагнетиків.
Лабораторна робота № 4. 1 „Дослідження залежності магнітної проникності феромагнетика від напруженості зовнішнього поля”.
Мета роботи : вивчення явища самоіндукції, експериментальне визначення індуктивності котушки, дослідження залежності магнітної проникності феромагнетика від напруженості зовнішнього поля.
Явище самоіндукції, що розглядується в даній роботі, є частинним випадком явища електромагнітної індукції. Постійний електричний струм, що протікає в контурі, утворює постійне магнітне поле, магнітний потік якого пронизує контур. Зміна струму в контурі
(наприклад, при замиканні чи розмиканні кола, при протіканні змінного струму) призводить до зміни магнітного поля і, отже, магнітного потоку, який пронизує контур, що і є причиною виникнення електрорушійної сили (ЕРС) в контурі - ЕРС самоіндукції. Розглянемо процес виникнення ЕРС самоіндукції в котушці індуктивності (соленоїді) при протіканні в ній змінного струму більш детально. Нехай котушка довжиною l має N витків, які намотали на феромагнітне осердя з магнітною проникністю m. Тоді струм в котушці силою I утворює всередині осердя магнітне поле з індукцією
, (4. 18)
де H – напруженість магнітного поля. При зміні струму в котушці площею поперечного перерізу S змінюється індукція поля і, отже, змінюється магнітний потік, який пронизує котушку
|
|
|
. (4. 19)
Відповідно з законом електромагнітної індукції в котушці виникне ЕРС, величина якої пропорційна зміні магнітного потоку
, (4. 20)
де введена нова величина – індуктивність L.
Таким чином, ЕРС самоіндукції пропорційна швидкості зміни струму, який протікає в контурі, а коефіцієнтом пропорційності є індуктивність контуру. Як видно, індуктивність соленоїда визначається геометричними параметрами котушки та магнітною проникністю її осердя
. (4. 21)
Оскільки для феромагнетика магнітна проникність нелінійно змінюється при зміні напруженості магнітного поля в котушці, індуктивність соленоїда також нелінійно залежить від напруженості зовнішнього поля. Напруженість магнітного поля при протіканні змінного струму 
( І - миттєве значення сили струму, І 0 –амплітудне значення, w - циклічна частота струму) змінюється за законом
. (4. 22)
Таким чином, досліджуючи вплив сили струму в колі змінного струму на індуктивність котушки, можна вивчати вплив напруженості зовнішнього магнітного поля на магнітну проникність феромагнетика.
Експериментально визначити індуктивність котушки можна виходячи з закону Ома для змінного струму. Будемо вимірювати силу струму та напругу в котушці (схема підключення приладів приведена на рис. 4. 4), тоді за законом Ома може бути розрахований повний опір 
, який при змінному струмі залежить від індуктивності котушки L
, (4. 23)
де R – активний опір провідника, з якого намотаний соленоїд, w = 2pn - циклічна частота змінного струму, n - лінійна частота (для нашого випадку n дорівнює 50 Гц). З виразу (4. 23) для обчислення індуктивності можна одержати
|
|
|
. (4. 24)
Амплітудне значення напруженості магнітного поля H0 розраховується за показами амперметра I, яке дає діюче значення, пов’язане з амплітудним значенням I 0 співвідношенням I 0 = I 
. Тому для амплітудного значення напруженості одержимо
. (4. 25)
|
|
|
