Методы измерения магнитной индукции

Пусть полный магнитный поток, сцепленный с некоторым контуром, изменяется от значения до . Найдем заряд, который протекает при этом через каждое сечение контура. Мгновенное значение силы тока в контуре равно , отсюда Количество электричества , протекающего через каждое сечение контура при изменении потокосцепления, пронизывающего все витки контура на величину : . Проинтегрировав это выражение, найдем полный заряд: . Это соотношение лежит в основе разработанного А.Г. Столетовым баллистического способа измерения магнитной индукции: в исследуемое поле помещают небольшую катушку, имеющую витков. Катушку располагают так, чтобы вектор оказался перпендикулярным к плоскости витков. Тогда полный магнитный поток, сцепленный с катушкой, будет , где площадь одного витка, которая должна быть настолько малой, чтобы поле в ее пределах модно было считать однородным. При повороте катушки на 180⁰ потокосцепление становится равным, .

Заряд, протекающий по цепи при кратковременном импульсе тока, можно измерить с помощью баллистического гальванометра (гальванометр с большим периодом собственных колебаний. Измерив и зная и , можно найти . Под подразумевается полное сопротивление цепи, включающее сопротивление катушки, соединительных проводов и гальванометра.

Для измерения используют то обстоятельство, что электрическое сопротивление висмута сильно возрастает под действием магнитного поля – примерно на 5% на каждую десятую долю тесла. Поэтому, помещая предварительно проградуированную висмутовую спираль в магнитное поле и измеряя относительное изменение ее сопротивления, можно определить магнитную индукцию поля.

У других металлов электрическое сопротивление также возрастает в магнитном поле, но в гораздо меньшей степени. У меди, напр., сопротивление увеличивается примерно в раз меньше, чем и висмута.

Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этой цели используются генераторы. Принцип действия которых можно рассмотреть на примере плоской рамки, вращающейся в однородном магнитном поле.

Предположим, что рамка вращается в однородном магнитном поле с индукцией равномерно с угловой скоростью . Магнитный поток , где угол поворота рамки в момент времени ., т.е. э.д.с. индукции изменяется по гармоническому закону. Приэ.д.с. максимальна и , т.е. если в однородном магнитном поле вращается рамка, то в ней возникает переменная э.д.с., изменяющаяся по гармоническому закону.

Электродвижущая сила индукции , возникающая в рамке, содержащей витков площадью , при вращении рамки с угловой скоростью в однородном магнитном поле с индукцией :, где мгновенное значение угла между вектором и вектором нормали к плоскости рамки.

Т.к. в России принята стандартная частота тока , то для увеличения применяют мощные постоянные магниты или в электромагнитах пропускают значительный ток, а также внутрь электромагнита помещают сердечники из материалов с большой магнитной проницаемостью. Для увеличения используют несколько витков, соединенных последовательно.

Изменяющееся со временем магнитное поле порождает вихревое электрическое поле Е. Под действием поля носители тока в проводние приходят в движение – возникает индуцированный ток.Связь между э.д.с. индукции и измененниями магнитного потока в этом случае тоже: .

Индукционные то возникают не только в замкнутых проводниках, поперечные размеры которых малы по сравнению с их длиной, но и в массивных проводниках. Замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника.

Дата добавления: 2014-01-13