Методы измерения магнитной индукции

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

1) Поместим контур в виде соленоида в магнитное поле и начнем его поворачивать. При этом полный магнитный поток, сцепленный с контуром, изменится от значения до значения . Подсчитаем количество электричества , протекающее в контуре за время прохождения индукционного тока.

Из определения силы тока следует, что

По закону Ома для замкнутой цепи имеем

Так как никакой ЭДС в контуре нет, то вместо можно подставить ЭДС индукции . Тогда

С учетом этого величина изменяющегося заряда равна

Поскольку величина для соленоида то

Это соотношение положено в основу предложенного А.Г. Столетовым баллистического способа измерений магнитной индукции. Сущность этого метода состоит в следующем:

Если катушку, расположить так, чтобы вектор магнитной индукции оказался перпендикулярным к плоскости витков, то полный магнитный поток будет равен

где S- площадь витка, N – число витков

Баллистический гальванометр – это гальванометр с большим периодом колебаний. Если повернуть катушку на 90°, то поток через неё обратится в нуль, так как угол между векторами и

равен нулю. Следовательно, изменение полного магнитного потока будет равно NBS, а величина

При повороте на 180° значение полного магнитного потока станет равным

, то есть произойдет изменение по сравнению с 0° на величину 2NBS.

Если поворот катушки осуществлять достаточно быстро, то в контуре возникает кратковременный импульс тока и протечёт заряд

Измерив с помощью баллистического гальванометра заряд и зная R, N, S определим

2) Вместо того, чтобы поворачивать катушку можно включать или выключать исследуемое магнитное поле, либо изменять его направление на обратное.

3) Для измерения магнитной индукции используют так то обстоятельство, что электрическое сопротивление висмута под действием магнитного поля сильно возрастает. Тогда измерив электрическое сопротивление можно определить магнитную индукцию поля.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Все вещества, как показывает опыт, в той или иной степени обладают магнитными свойствами, то есть являются магнетиками. Для выяснения причин различия магнитных свойств среды, их влияния на величину индукции магнитного поля необходимо исследовать действие магнитного поля на атомы и молекулы вещества.

Известно, что магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами, которые могут быть изготовлены лишь из немногих веществ. Однако, все вещества, помещенные в магнитное поле, сами в свою очередь создают магнитное поле с индукцией .

Вектор магнитной индукции результирующего поля складывается из вектора магнитной индукции поля создаваемого намагниченным веществом и вектора магнитной индукции поля , обусловленного внешними по отношению к веществу электрическими токами.

Вектор магнитной индукции в однородной среде отличается от вектора магнитной индукции в вакууме. Отношение , характеризующее магнитные свойства среды, получило название магнитной проницаемости среды. - безразмерная величина.

Если в результате наложения собственного магнитного поля с индукцией на внешнее поле с индукцией магнитное поле усиливается, то величина , а если ослабляется то .

Гипотеза Ампера

Для объяснения намагничивания тел Ампер предложил, что в молекуле вещества циркулируют круговые токи. Каждый ток создает в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствии внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочно и их результирующее поле равно нулю, поскольку создаваемые ими магнитные поля компенсируют друг друга. Все тело в целом не намагничено. Во внешнем магнитном поле происходит упорядочение этих токов в следствие чего в веществе возникает собственное магнитное поле с индукцией и вещество намагничивается.

Перейдем теперь к рассмотрению физического смысла величин напряженности магнитного поля и магнитной проницаемости m. Если вектор магнитной индукции зависит как от токов проводимости, создающих магнитное поле, так и от магнитных свойств вещества, то вектор напряженности не зависит от магнитных свойств вещества и определяет лишь внешнее поле.

Пусть в однородное магнитное поле в вакууме с индукцией

внесен параллельно линиям магнитной индукции бесконечно длинный круглый стержень из однородного магнита. Под действием этого поля молекулярные токи в магнетике установятся так, что их магнитные моменты расположатся вдоль оси стержня и следовательно плоскости молекулярных токов будут перпендикулярны вектору магнитной индукции

Рассмотрим одну такую плоскость, взятую в любом произвольно выбранном сечении стержня. В каждой точке внутри сечения смежные молекулярные токи текут в противоположные стороны, так что их совместное действие равно нулю. Не скомпенсированными будут лишь участки токов, примыкающие к поверхности стержня.

Суммарное действие молекулярных токов будет таким, какое вызвал бы макроскопический ток, текущий по поверхности стержня.

Это значит, что токи, текущие по боковой поверхности стержня можно рассматривать как ток в соленоиде, который создает внутри стержня магнитное поле.

Намагничивание магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема или вектором намагничивания .

где - магнитный момент

Вектор намагничивания связан с напряженностью поля соотношением =c . Коэффициент пропорциональности c называют магнитной восприимчивостью вещества. Это безразмерная величина. Значение её для разных веществ различно.

Величины æ и связаны между собой соотношением

=1+ c

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒