Теоретическая часть. Определение относительных потерь энергии

Определение относительных потерь энергии.

Определение остаточной индукции и коэрцитивной силы.

1) Получите на экране максимальную петлю гистерезиса.

2) Используя координатную сетку экрана, найдите координату Y₁, соответствующую остаточной индукции B₁, и координату X₁, соответствующую коэрцитивной силе H₁.

3) С помощью формул (5) и (11) определите коэрцитивную силу и остаточную индукцию магнитного поля.

4) Рассчитайте погрешности измерений коэрцитивной силы H₁ и остаточной индукции B₁.

1) Получите на экране осциллографа максимальную петлю гистерезиса.

2) Используя координатную сетку экрана, измерьте координаты X и Y вершины этой петли.

3) На миллиметровой бумаге, соблюдая масштаб, постройте в координатах Y = f (X) петлю гистерезиса и рассчитайте её площадь.

4) С помощью формулы (14) найдите относительные потери энергии γ.

Контрольные вопросы

1. Что такое парамагнетики и диамагнетики?

2. Что такое ферромагнетики?

3. Как определяется напряженность магнитного поля?

4. Как определяется индукция магнитного поля?

5. Что такое магнитная проницаемость магнетика?

6. Как выполняется закон сохранения энергии при намагничивании ферромагнетика?

7. Как формулируется теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля?

8. Что такое явление электромагнитной индукции?

9. Что такое индуктивность?

10. Зачем в трансформаторах используются сердечники из ферромагнитных материалов?

Литература

1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. III. Электричество. – М.: Наука, 1977, § 58-61, 74-77, 79.
2. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, 1982, § 51-59.
3. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977, § 103-106, 109, 110, 118, 119.
4. Китель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Наука, 1978.
5. Вонсовский С. В. Ферромагнетизм. – М.: Наука, 1971.
6. Звездин А. К., Котов В. А. Магнитооптика тонких пленок. – М.: Наука, 1988.

Экспериментально установлено, что в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным. Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому действию на внесенные в него проводники с током или постоянные магниты. Магнитное поле в данной точке может быть охарактеризовано вектором магнитной индукции В и вектором напряженности Н, которые связаны соотношением

В= μμ₀ Н

где μ₀= 4π· 10^-7 Гн/м - магнитная постоянная, μ – магнитная проницаемость вещества, показывающая во сколько раз магнитная индукция в данной среде больше магнитной индукции в вакууме.

Магнитное поле обладает следующими свойствами:

· магнитное поле действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды:

· магнитное поле подчиняется принципу суперпозиции В=∑В_i

· магнитное поле является вихревым, т.е. линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током.

Количественно магнитные поля можно рассчитать по закону Био-Савара-Лапласа:

,

где I - сила тока, dl – вектор, по модулю равный длине элемента проводника и совпадающий по направлению с током, r – радиус вектор, проведенный из элемента проводника dl в точку поля, в которой определяется В.

Магнетизм Земли.

Магнитный

экватор

Земля представляет собой огромный шаровой магнит. Хотя магнетизм Земли в течение уже нескольких тысячелетий использовался для определения сторон света с помощью магнитных стрелок, лишь в 1600 г. Уильям Гильберт научно доказал, что Земля – магнитный диполь. Строгую теорию геомагнетизма и методы магнитных измерений разработали в 30-е годы XIX века Карл Гаусс и Вильгельм Вебер.

В любой точке пространства, окружающего Землю, обнаруживается действие магнитных сил. Форма силовых линий магнитного поля Земли показана на рис.1 Северный магнитный полюс Земли находится в южном полушарии и имеет координаты 78° ю. ш. и 111° в. д., а южный магнитный полюс располагается в северном полушарии и имеет координаты 78° с. ш. и 69° з. д.. Эти значения непостоянны, так как со временем магнитные полюсы и ось меняют своё положение. Из сказанного следует, что магнитные полюса планеты смещены относительно географических полюсов более чем на 2000 км каждый. Это расстояние с годами возрастает по неизвестным науке причинам (в 1600 году оно составляло всего 1300 км).

Угол между горизонтальной составляющей вектора В и плоскостью географического меридиана называется магнитным склонением α и измеряется при помощи деклинаторов. В результате неоднородности земного магнитного поля его вектор индукции на экваторе направлен строго горизонтально, на магнитных полюсах – вертикально, а на всех остальных широтах – под некоторым углом к горизонту. Этот угол называется магнитным наклонением θ, которое измеряется посредством инклинаторов. Существование магнитного наклонения приводит к тому, что северный полюс магнитной стрелки, подвешенной в северном полушарии, располагается несколько ниже южного полюса, а в южном полушарии – наоборот (на глаз это незаметно). Такую ориентацию можно описать векторной суммой горизонтальной и вертикальной составляющих вектора индукции магнитного поля Земли (рис. 2). Вертикальную составляющую этого поля измеряют при помощи упомянутого выше инклинатора, а горизонтальную – при помощи тангенс-гальванометра. В стрелочном инклинаторе главной частью является магнитная стрелка с горизонтальной осью, проходящей через центр тяжести стрелки. Если вертикальную плоскость качания стрелки совместить с плоскостью магнитного меридиана, магнитная ось стрелки устанавливается по направлению вектора напряженности магнитного поля. Магнитное наклонение отсчитывается по вертикальному кругу с делениями. Более точные индукционные инклинаторы позволяют измерить наклонение с точностью до 0,1΄. В таком приборе индукционная катушка вращается вокруг оси, лежащей в плоскости ее витков. Прибор дает возможность ориентировать ось в любом направлении. Если она не совпадает с вектором напряженности магнитного поля Земли, то магнитный поток сквозь контур катушки при ее вращении меняется, и в ней индуцируется эдс. При совпадении оси вращения с направлением вектора напряженности поток сквозь ее контур остается постоянным, эдс не индуцируется, и включенный в цепь катушки чувствительный гальванометр не дает отклонений. Угол между горизонтальной плоскостью и осью катушки при отсутствии отклонений в гальванометре отсчитывается по вертикальному кругу, соединенному с осью катушки. Точные измерения показали, что в настоящее время горизонтальная составляющая вектора магнитной индукции B на поверхности планеты принимает значения от 0 до 41 мкТл, а полный вектор индукции B₀ изменяется в пределах от +62 до –73 мкТл.

Магнитное поле Земли меняется и во времени. В настоящее время магнитное поле планеты убывает примерно на 1% каждые 10 лет.

Дата добавления: 2015-07-02