1. Расчеты

1. Вычислить площадь сечения сердечника электромагнита по формуле (7).

2. Рассчитать подъёмную силу электромагнита по формуле (1).

3. По формуле (2) рассчитать напряженность намагничивающего поля для ка-ждого опыта.

4. По формуле (10) рассчитать индукцию магнитного поля для каждого значе-ния напряженности.

5. Рассчитать магнитную проницаемость материала сердечника для каждого

значения напряженности поля по формуле μ =	B	.
	μ0 H

6. Построить графики зависимостей B=f(H) и μ=f(H).

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1. Запишите формулу, связывающую индукцию и напряженность магнитного поля.

2. Дайте определение магнитной индукции. Укажите единицы измерения ин-дукции магнитного поля и напряженности магнитного поля.

3. Перечислите основные свойства ферромагнетиков. Какие из них Вы прове-ряли в данной работе?

4. Сравните полученные экспериментально графики B = f (H ) и μ = f (H )

с теоретическими зависимостями. Сделайте вывод по результатам ра-боты.

154

Электромагнетизм Описания лабораторных работ

ПРОТОКОЛ измерений к лабораторной работе №58

Выполнил(а)_____________________ Группа__________________

Число витков катушки N = ______________

Длина сердечника l = __________________

Диаметр сердечника d = ________________

Определение цены деления приборов

№		Предел подключения	Число деле-	Цена деления
п/п	Прибор	с указанием единицы	ний на шка-	с указанием еди-
		измерения	ле прибора	ницы измерения
1	Амперметр

№	m,	F,	i,	B,	H,	μ
п/п	г	H	А	Тл	А/м
1
2
3
4
5
6

Дата________ Подпись преподавателя___________________

155

Описания лабораторных работ Электромагнетизм

Лабораторная работа №59

ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА

Цель работы − ознакомиться с методом измерения магнитного потока;

исследовать зависимость магнитной индукции поля, создаваемого подковооб-

разным магнитом, от расстояния до нейтральной линии магнита.

Приборы и принадлежности: подковообразный магнит, измерительная

катушка, прибор для измерения магнитного потока.

Общие положения

Потоком вектора магнитной индукции или магнитным потоком сквозь

площадку dS называется скалярная физическая

в еличина

dФ = B_n dS = BdS cos α , (1)

_α B где α − угол между направлением вектора B и

_n нормалью к площадке (рис. 1).

Магнитный поток Ф через конечную по-

_dS верхность S определяется интегралом:

Рисунок 1 Ф = _∫B_n dS . (2)

S

Единица измерения_r магнитного потока в СИ − вебер (Вб). 1 Вб = 1 Тл⋅м².

Если B = const , а контур плоский, то

Ф = BS cos α . (3)

Для контура, состоящего из N витков, вводят понятие полного магнитно-

го потока Ψ, который называют потокосцеплением:

Ψ = NФ.

(4)

Метод измерения магнитного потока основан на явлении электромагнит-ной индукции. С измерительным прибором соединяют концы небольшой ка-тушки, число витков которой N. Такая катушка, служащая для измерения маг-нитного потока, называется флюксметром. Расположим плоскость катушки перпендикулярно магнитному полю . При этом её пронизывает магнитный по-ток Ф. Если быстро убрать катушку из поля, то магнитный поток обратиться в нуль. При изменении магнитного потока через катушку течет кратковременный ток

I = −	1		dФ	N ,	(5)
	R dt

где R – сумма сопротивлений катушки, измерительного прибора и подводящих проводов. За время изменения магнитного потока от Ф до 0 через измеритель-ный прибор пройдет заряд

156

Электромагнетизм								Описания лабораторных работ
	q = −	N	0 dФ		dt =	NФ	.	(6)
		R	∫	dt		R
			Ф
Отклонение указателя измерительного прибора пропорционально заряду,
поэтому он позволяет измерять этот заряд. Прибор можно градуировать таким
образом, чтобы он прямо указывал значение магнитного потока.
Измеряя значения полного магнитного потока, рассчитывают индукцию
магнитного поля, используя формулы (3) и (4):
		B =		Ψ .				(7)
				NS
	Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка для измерения магнитного потока состоит
b			из измерительной катушки 1, фиксатора
			2. исследуемого подковообразного маг-
a			нита 3 (рис. 1), измерительного прибора.
3	1		Им может быть микровеберметр или
			гальванометр.					Измерительная катушка
	2		помещается на различных расстояниях l
			от нейтральной линии (аb) магнита и
N	S		удерживается					в исходном положении
			фиксатором. Площадь, охватываемая
			катушкой, почти равна площади сечения
			магнита.
					Микровеберметр представляет со-
			бой лабораторный цифровой прибор.
Рисунок 2			Инструкция к нему находится на рабо-
			чем месте.

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1. В чем состоит цель работы?

2. Какие физические величины измеряются непосредственно (прямые измере-ния)?

3. Запишите формулу, по которой Вы будете рассчитывать индукцию магнит-ного поля. Поясните смысл обозначений.

4. Какой график необходимо построить по результатам работы?

Выполнение работы

1. Записать постоянную прибора С (микровеберметра или гальванометра), чис-ло витков N и площадь S, ограниченную витками катушки.

2. Ознакомиться с правилами пользования измерительным прибором (микро-веберметром или гальванометром). Подготовить прибор к работе.

3. Присоединить концы катушки к зажимам измерительного прибора.

157

Описания лабораторных работ Электромагнетизм

4. Расположить катушку в фиксированном положении, которое ближе всего к нейтральной линии (аb) магнита. Записать значение расстояния l.

4. Убрать фиксатор и дать возможность катушке свободно падать. Снять от-счет n по измерительному прибору. Опыт повторить три раза.

4. Располагая катушку поочередно во всех фиксированных положениях, повто-рить измерения согласно п. 5. для каждого расстояния.

Оформление отчета