Magnetische veldsterkte(standaard aanduiding H ) - vector fysieke grootheid gelijk aan het verschil van de magnetische inductievector B en de magnetisatievector m .

In SI: waar is de magnetische constante.

• In het eenvoudigste geval van een isotroop (qua magnetische eigenschappen) medium en bij benadering van voldoende lage frequenties van de veldverandering B en H zijn gewoon evenredig met elkaar, eenvoudigweg verschillend door een numerieke factor (afhankelijk van de omgeving) B = μ H in het GHS-systeem of B = μ 0 μ H in het SI-systeem (zie Magnetische permeabiliteit, zie ook Magnetische susceptibiliteit).

In het CGS-systeem, spanning magnetisch veld het wordt gemeten in oersteds (Oe), in het SI-systeem - in ampère per meter (A / m). In de technologie wordt de oersted geleidelijk vervangen door de SI-eenheid - ampère per meter.

1 E \u003d 1000 / (4π) A / m ≈ 79.5775 A / m.

1 A / m \u003d 4π / 1000 Oe ≈ 0,01256637 Oe.

fysieke betekenis

In vacuüm (of bij afwezigheid van een medium dat in staat is tot magnetische polarisatie, en ook in gevallen waarin dit laatste verwaarloosbaar is), valt de magnetische veldsterkte samen met de magnetische inductievector tot een factor gelijk aan 1 in CGS en μ 0 in SI .

In magneten (magnetische media) is de magnetische veldsterkte fysieke betekenis"extern" veld, dat wil zeggen, het valt samen (misschien, afhankelijk van de meeteenheden, tot een constante coëfficiënt, zoals in het SI-systeem, wat de algemene betekenis niet verandert) met een dergelijke vector van magnetische inductie, die "zou zijn als de magneet niet had".

Als het veld bijvoorbeeld wordt gecreëerd door een stroomvoerende spoel waarin een ijzeren kern is geplaatst, dan is de magnetische veldsterkte H binnen de kern valt samen (in CGS precies, en in SI - tot een constante dimensionale coëfficiënt) met de vector B 0 , die door deze spoel zou worden gecreëerd bij afwezigheid van een kern en die in principe kan worden berekend op basis van de geometrie van de spoel en de stroom erin, zonder enige aanvullende informatie over het materiaal van de kern en zijn magnetische eigenschappen.

Tegelijkertijd moet in gedachten worden gehouden dat een meer fundamentele eigenschap van het magnetische veld de magnetische inductievector is B . Hij is het die de sterkte van het magnetische veld op bewegende geladen deeltjes en stromen bepaalt en ook direct kan worden gemeten, terwijl de magnetische veldsterkte H kan eerder worden beschouwd als een hulpgrootheid (hoewel het gemakkelijker is om het te berekenen, althans in het statische geval, wat de waarde is: tenslotte, H maak de zogenaamde vrije stromen, die relatief eenvoudig direct te meten zijn, maar moeilijk te meten gekoppelde stromen- dat wil zeggen, moleculaire stromen, enz. - hoeven niet in aanmerking te worden genomen).

Toegegeven, in de veelgebruikte uitdrukking voor de energie van een magnetisch veld (in een medium) B en H komen bijna gelijkelijk binnen, maar er moet rekening mee worden gehouden dat deze energie de energie omvat die wordt besteed aan de polarisatie van het medium, en niet alleen de energie van het veld zelf. De energie van het magnetische veld als zodanig wordt alleen uitgedrukt door de fundamentele B . Het is echter duidelijk dat de waarde H fenomenologisch en hier is het erg handig.

zie ook

Opmerkingen:

Wikimedia Stichting. 2010 .

• Yusy
• Ja klein

Zie wat "Magnetische veldsterkte" is in andere woordenboeken:

MAGNETISCHE VELDSTERKTE - vectorgrootheid H, zijnde hoeveelheden. houtskool magn. velden. N. m. p. is niet afhankelijk van de magnetische. St. op woensdag. In vacuüm valt N. m.p. samen met de magnetische inductie B, numeriek H \u003d B in het CGS-systeem van eenheden en H \u003d B / m0 in het International System of Units (SI), m0 ... ... Fysieke Encyclopedie

MAGNETISCHE VELDSTERKTE- (H), vectorkarakteristiek van het magnetische veld, onafhankelijk van de magnetische eigenschappen van het medium. In een vacuüm valt H (in CGS-eenheden) samen met magnetische inductie B. In een medium bepaalt H de bijdrage aan magnetische inductie die wordt geleverd door externe (ten opzichte van het medium) ... ... Moderne Encyclopedie

Magnetische veldsterkte- — [Ya.N. Luginsky, MS Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Power Engineering, Moskou, 1999] Onderwerpen in elektrotechniek, basisconcepten EN intensiteit van magnetisch veldmagnetische intensiteitmagnetisch veld… … Technisch vertalershandboek

Magnetische veldsterkte- Magnetische veldsterkte MAGNETISCHE VELDSTERKTE (H), de vectorkarakteristiek van het magnetische veld, onafhankelijk van de magnetische eigenschappen van het medium. In een vacuüm valt H (in CGS-eenheden) samen met magnetische inductie B. In een medium bepaalt H die bijdrage aan ... ... Geïllustreerd encyclopedisch woordenboek

Magnetische veldsterkte- magnetinio lauko stipris statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. intensiteit van magnetisch veld; magnetische veldintensiteit; Magnetische veldsterkte; sterkte van het magnetische veld vok. magnetische Feldstärke, fr rus. magnetische veldsterkte … Automatikos terminų žodynas

Magnetische veldsterkte- magnetinio lauko stipris statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. magnetische veldintensiteit; magnetische veldsterkte vok. Magnetfeldstärke, f; magnetische Feldstärke, fr rus. magnetische veldsterkte, fpranc. intensité de champ magnétique … Fizikos terminų žodynas

Magnetische veldsterkte- (H), de vermogenskarakteristiek van het magnetische veld, onafhankelijk van de magnetische eigenschappen van het medium. In een vacuüm valt H (in CGS-eenheden) samen met de magnetische inductie B. In een medium bepaalt H de bijdrage aan de magnetische inductie die wordt geleverd door externe bronnen van het veld. * * *… … encyclopedisch woordenboek

Magnetische veldsterkte- vector fysieke hoeveelheid(H), wat een kwantitatief kenmerk is van het magnetische veld (zie Magnetisch veld). N. m. p. is niet afhankelijk van de magnetische eigenschappen van het medium. In een vacuüm valt N. m. p. samen met magnetische inductie (zie Magnetische inductie) ... Grote Sovjet Encyclopedie

regel rechter hand of gimlet:

De richting van de magnetische veldlijnen en de richting van de stroom die ze creëert, zijn onderling verbonden door de bekende regel van de rechterhand of gimlet, die werd geïntroduceerd door D. Maxwell en wordt geïllustreerd door de volgende figuren:

Weinig mensen weten dat een gimlet een hulpmiddel is om gaten in een boom te boren. Daarom is het begrijpelijker om deze regel de regel van een schroef, schroef of kurkentrekker te noemen. Het vastpakken van de draad zoals in de afbeelding is echter soms levensbedreigend!

Magnetische inductie B :

Magnetische inductie- is het belangrijkste fundamentele kenmerk van het magnetische veld, vergelijkbaar met de intensiteitsvector elektrisch veld e. De vector van magnetische inductie is altijd tangentieel gericht op de magnetische lijn en toont zijn richting en sterkte. De eenheid van magnetische inductie in B = 1Tl wordt beschouwd als de magnetische inductie van een homogeen veld, waarin een gedeelte van de geleider met een lengte van ik\u003d 1 m, met een stroomsterkte erin in I\u003d 1 A, de maximale ampèrekracht werkt vanaf de zijkant van het veld - F\u003d 1 H. De richting van de kracht van Ampère wordt bepaald door de regel van de linkerhand. In het CGS-systeem wordt de magnetische inductie van het veld gemeten in gauss (Gs), in het SI-systeem - in teslas (Tl).

Magnetische veldsterkte H:

Een ander kenmerk van het magnetische veld is: spanning, wat analoog is aan de elektrische verplaatsingsvector D in elektrostatica. Bepaald door de formule:

De magnetische veldsterkte is een vectorgrootheid, het is een kwantitatief kenmerk van het magnetische veld en is niet afhankelijk van de magnetische eigenschappen van het medium. In het CGS-systeem wordt de magnetische veldsterkte gemeten in oersteds (Oe), in het SI-systeem - in ampère per meter (A/m).

Magnetische flux F:

Magnetische flux Ф is een scalaire fysieke grootheid die het aantal magnetische inductielijnen kenmerkt die een gesloten circuit binnendringen. Overwegen speciaal geval. V uniform magnetisch veld, waarvan de inductievectormodulus gelijk is aan ∣В ∣, wordt geplaatst platte gesloten lus gebied S. De normaal n op het contourvlak maakt een hoek α met de richting van de magnetische inductievector B . De magnetische flux door het oppervlak is de waarde Ф, bepaald door de relatie:

In het algemeen wordt de magnetische flux gedefinieerd als de integraal van de magnetische inductievector B door het eindige oppervlak S.

Het is vermeldenswaard dat de magnetische flux door een gesloten oppervlak nul is (stelling van Gauss voor magnetische velden). Dit betekent dat de krachtlijnen van het magnetische veld nergens breken, d.w.z. het magnetische veld een vortexkarakter heeft, en ook dat het onmogelijk is dat er magnetische ladingen bestaan ​​die een magnetisch veld zouden creëren op dezelfde manier als elektrische ladingen creëren elektrisch veld. In SI is de eenheid van magnetische flux Weber (Wb), in het CGS-systeem - maxwell (Mks); 1 Wb = 108 µs.

Definitie van inductie:

Inductantie - evenredigheidsfactor tussen elektrische schok, stromend in een gesloten circuit, en de magnetische flux die door deze stroom door het oppervlak wordt gecreëerd, waarvan de rand dit circuit is.

Anders is inductantie de evenredigheidsfactor in de zelfinductieformule.

In het SI-systeem wordt inductantie gemeten in henries (H). Een circuit heeft een inductantie van één Henry als, wanneer de stroom verandert met één ampère per seconde, een zelfinductie emf van één volt optreedt op de circuitklemmen.

De term "inductie" werd in 1886 voorgesteld door Oliver Heaviside, een Engelse autodidactische wetenschapper. Simpel gezegd, inductantie is de eigenschap van een stroomvoerende geleider om energie op te slaan in een magnetisch veld, gelijk aan capaciteit voor een elektrisch veld. Het hangt niet af van de grootte van de stroom, maar alleen van de vorm en grootte van de stroomvoerende geleider. Om de inductantie te verhogen, wordt de geleider gewikkeld in wikkelen, waarvan de berekening het programma is

Laten we een uitdrukking schrijven voor de rotor van het resulterende veld (51.1):

Volgens (49,9), waarbij j de macroscopische stroomdichtheid is. Evenzo moet de rotor van vector B evenredig zijn met de dichtheid van moleculaire stromen:

Daarom wordt de krul van het resulterende veld gegeven door

Uit (52.1) volgt dat we bij het berekenen van de rotor van een veld in magneten een moeilijkheid tegenkomen die vergelijkbaar is met die op p. die we tegenkwamen bij het beschouwen van het elektrische veld in diëlektrica (zie formule (19.1)): om de rotor B te bepalen, is het noodzakelijk om de dichtheid van niet alleen macroscopische, maar ook moleculaire stromen te kennen. De dichtheid van moleculaire stromen hangt op zijn beurt af van de waarde van de vector B. De manier om deze moeilijkheid te omzeilen is ook vergelijkbaar met de manier die we gebruikten in § 19. Het blijkt dat men een hulpgrootheid kan vinden waarvan de rotor alleen bepaald door de dichtheid van macroscopische stromen.

Laten we, om de vorm van deze hulpgrootheid vast te stellen, proberen de dichtheid van moleculaire stromen uit te drukken in termen van de magnetisatie J van de magneet.

Hiertoe berekenen we de algebraïsche som van moleculaire stromen die door een circuit worden gedekt. ​​Deze som is gelijk aan

waar wordt het oppervlak overspannen door de contour.

De algebraïsche som van moleculaire stromen omvat alleen die moleculaire stromen die op het circuit zijn "geregen" (zie de stroom in Fig. 52.1). Stromen die niet op de contour zijn "geregen" kruisen het oppervlak dat op de contour is uitgerekt helemaal niet, of kruisen dit oppervlak twee keer - een keer in de ene richting, de tweede keer in de andere (zie de stroom in Fig. 52.1). Als gevolg hiervan blijkt hun bijdrage aan de algebraïsche som van de stromen die door het circuit worden gedekt gelijk aan nul te zijn.

Van afb. 52.2 kan worden gezien dat het contourelement dat een hoek a vormt met de magnetisatierichting J, die moleculaire stromen om zich heen bindt waarvan de middelpunten binnen een schuine cilinder vallen met een oppervlaktevolume dat wordt bedekt door een afzonderlijke moleculaire stroom). Als - het aantal moleculen per volume-eenheid, dan is de totale stroom die door het element wordt gedekt gelijk aan Het product is gelijk aan het magnetische moment van een individuele moleculaire stroom. Daarom is de uitdrukking het magnetische moment van een eenheidsvolume, dat wil zeggen, het geeft de modulus van de vector - de projectie van de vector J op de richting van het element. Dus de totale moleculaire stroom die door het element wordt gedekt is gelijk aan en de som van de moleculaire stromen die door het hele circuit worden gedekt (zie (52.2)), is gelijk aan

Als we de rechterkant transformeren volgens de stelling van Stokes, krijgen we

De gelijkheid waartoe we zijn gekomen, moet gelden voor een willekeurige keuze van het oppervlak. Dit is alleen mogelijk als de integranden op elk punt van de magneet gelijk zijn:

De dichtheid van moleculaire stromen wordt dus bepaald door de waarde van de magnetisatierotor. In het geval dat de moleculaire stromen van individuele moleculen zo zijn georiënteerd dat hun som gemiddeld gelijk is aan nul.

Formule (52.3) laat de volgende visuele interpretatie toe. Op afb. 52.3 toont de magnetisatievectoren dicht bij een punt P. Het punt P en beide vectoren liggen in het vlak van de figuur. De contour Г, weergegeven door een stippellijn, bevindt zich ook in het vlak van de figuur. Als de aard van de magnetisatie zodanig is dat de vectoren J, en in absolute waarde gelijk zijn, dan is de circulatie J langs de contour Г gelijk aan nul. Dienovereenkomstig zal in het punt P ook gelijk zijn aan nul.

Magnetisaties kunnen worden geassocieerd met moleculaire stromen die langs de contouren stromen die worden getoond in Fig. 52.3 in ononderbroken lijnen. Deze contouren liggen in een vlak loodrecht op het vlak van tekening. Bij dezelfde richting van de vectoren zullen de richtingen van de stromen in het punt P wederzijds tegengesteld zijn. Omdat de stromen even groot zijn, waardoor de resulterende moleculaire stroom in het punt P ook gelijk aan nul blijkt te zijn:

Nu nemen we aan dat Dan de circulatie J langs de contour Γ anders blijkt te zijn dan nul. Dienovereenkomstig zal het veld van de vector J in punt P worden gekenmerkt door een vector die voorbij de tekening is gericht. Een grotere magnetisatie komt overeen met een grotere moleculaire stroom; Dat is waarom . Dientengevolge zal in punt P een resulterende stroom worden waargenomen die niet nul is, gekenmerkt door een dichtheid die op dezelfde manier is gericht als voor de tekening. In het geval van de vectoren en J zeggen ze niet naar de tekening, maar naar ons.

Dus op punten waar de magnetisatierotor niet nul is, blijkt de dichtheid van moleculaire stromen ook niet nul te zijn, en de vectoren en J MOT hebben dezelfde richting (zie (52.3)).

We vervangen uitdrukking (52,3) voor de dichtheid van moleculaire stromen in formule (52.1):

Door deze verhouding te delen door en de rotoren samen te combineren, krijgen we

Hieruit volgt dat

is de hulpgrootheid die we zoeken, waarvan de rotor alleen wordt bepaald door macroscopische stromen. Deze waarde wordt de magnetische veldsterkte genoemd. volgens (52.4)

(de rotor van de vector H is gelijk aan de macroscopische stroomdichtheidsvector).

Laten we een willekeurige contour nemen Г met het oppervlak S erover uitgerekt en de uitdrukking vormen

Volgens de stelling van Stokes is de linkerkant van deze gelijkheid gelijk aan de circulatie van de vector H langs de contour G. Daarom,

Als er macroscopische stromen door de draden vloeien die door de lus worden bedekt, kan relatie (52.7) worden geschreven als

De formules (52.7) en (52.8) drukken de stelling uit over de circulatie van de vector H: de circulatie van de magnetische veldvector langs een bepaalde schakeling is gelijk aan de algebraïsche som van de macroscopische stromen die door deze schakeling worden gedekt.

De sterkte van het magnetische veld H is een analoog van de elektrische verplaatsing D. Aanvankelijk werd aangenomen dat er in de natuur magnetische massa's zijn die vergelijkbaar zijn met elektrische ladingen, en de doctrine van magnetisme ontwikkelde zich naar analogie met de doctrine van elektriciteit. In die tijd werden de namen geïntroduceerd: "magnetische inductie" voor B en "veldsterkte" voor H. Vervolgens bleek dat magnetische massa's in de natuur niet bestaan ​​en dat de grootheid die magnetische inductie wordt genoemd in feite geen analoog is van de elektrische verplaatsing D, maar elektrische veldsterkte E (respectievelijk H is geen analoog van E, maar).

Ze begonnen echter niet de reeds gevestigde terminologie te veranderen, vooral omdat, vanwege de verschillende aard van de elektrische en magnetische velden (het elektrostatische veld is potentieel, het magnetische veld is solenoïdaal, de grootheden B en D vertonen veel overeenkomst in hun gedrag (bijvoorbeeld lijnen B, zoals lijnen D, ondergaan geen discontinuïteit op de grens van twee media).

In vacuüm verandert H daarom in en formules (52,6) en (52,8) gaan over in formules (49,9) en (49,7).

waaruit volgt dat de magnetische veldsterkte een afmeting heeft gelijk aan de afmeting van de stroomsterkte gedeeld door de afmeting van de lengte. In dit opzicht wordt de SI-eenheid van magnetische veldsterkte ampère per meter (A/m) genoemd.

In het Gauss-systeem is de magnetische veldsterkte de hoeveelheid

(52.10)

Uit deze definitie volgt dat in vacuüm H samenvalt met B. In overeenstemming hiermee heeft de eenheid H in het Gauss-systeem, de oersted (E) genoemd, dezelfde waarde en afmeting als de eenheid van magnetische inductie - gauss (G) . In wezen zijn oersted en gauss verschillende namen voor dezelfde eenheid. Als H met deze eenheid wordt gemeten, wordt dit een oersted genoemd; als B wordt gemeten, wordt het een gauss genoemd.

De intensiteit van het magnetische veld.

De circulatie van de magnetische inductievector in een gesloten lus in een magnetisch medium moet uiteraard worden berekend rekening houdend met alle stromen, die puur conventioneel zijn verdeeld in geleidingsstroom en magnetisatiestroom:

(1)

Als we de combinatie van relatie (3) van de vorige sectie en relatie (1) analyseren, zien we dat er een afhankelijkheid is

. (2)

De resulterende afhankelijkheid is handig omdat de rechterkant de waarde van de geleidingsstroom bevat J, niet gerelateerd aan de moleculaire structuur van de stof.

Laten we de vector van de magnetische veldsterkte in overweging nemen:

(3)

en krijg de integrale relatie

, (4)

en de overeenkomstige (uitvloeisel van de klassieke stelling van Stokes) differentiaalrelatie

waar is de volumetrische geleidingsstroomdichtheid. De fysieke afmeting van de magnetische veldsterktevector valt samen met de afmeting van de medium magnetisatievector en is gelijk aan . Dezelfde waarde wordt gebruikt als de eenheid voor het meten van de magnetische veldsterktevector. In magnetostatica, voor sommige geometrische configuraties van elektrische geleidingsstromen met een hoge graad symmetrie-integraalrelatie (4) stelt u in staat om het veld van magnetische sterkte te berekenen.

7.4.5. Magnetische eigenschappen van het medium.

In de fenomenologische benadering van de beschrijving van het magnetische medium, die de moleculair-kinetische structuur van het medium niet beïnvloedt, wordt aangenomen dat

bovendien is deze afhankelijkheid voor veel stoffen en "zwakke" magnetische velden lineair en uniform:

waar is de magnetische gevoeligheid van het medium (dimensieloze waarde). In de fenomenologische beschrijving van het medium wordt de afhankelijkheid (2) en in het bijzonder de waarde geacht bekend te zijn, hetzij uit ervaring, hetzij uit beschouwing van de overeenkomstige moleculair-kinetische modellen van het medium. Afhankelijkheid (2) stelt ons in staat om de "materiële vergelijking" van het magnetische medium in de vorm te schrijven

wordt de "magnetische permeabiliteit" van het medium genoemd (een dimensieloze grootheid).

De kwestie van de dichtheid van niet-gecompenseerde moleculaire stromen wordt opgelost door directe berekening:

(5)

Het is gemakkelijk in te zien dat de dichtheid van de magnetisatiestromen te wijten is aan de geleidingsstromen en de inhomogeniteit van de magnetische eigenschappen van het medium.

Varianten van constructie van de theorie van magnetisch veld in materie.

De geldigheid van de resultaten van deze paragraaf hangt, strikt genomen, in wezen af ​​van de geaccepteerde schrijfwijze van de magnetische dipoolmomenten van elementaire stromen (1) paragraaf 7.4.3. In meer complete gidsen Volgens de klassieke elektrodynamica worden twee schema's voor het introduceren van het vectorveld van de magnetisatie van het medium geaccepteerd. Volgens het eerste schema wordt vergelijking (4) van dezelfde sectie als een postulaat genomen en de methoden van vectoranalyse bewijzen dat uit de algemene definitie van het magnetische moment van het systeem van stromen

(1)

volgt de verhouding

(2)

Expressie (2) definieert de fysieke betekenis van de magnetisatievector als het magnetische moment van het volume van het medium dat wordt ingenomen door magnetisatiestromen, in termen van eenheidsvolume.

Volgens het tweede schema wordt de uitdrukking voor de vectorpotentiaal van het magnetische veld beschouwd

(3)

op punten in de ruimte die voldoende verwijderd zijn van het beschouwde volume van het medium met magnetisatiestromen,

(4)

en ga van differentiële operaties op de coördinaten van het observatiepunt naar differentiële operaties op de coördinaten van de locatiepunten van de elementaire volumes van het medium met magnetisatiestromen. Na vrij complexe berekeningen komen ze tot het resultaat:

. (5)

Door uitdrukkingen (3) en (5) met elkaar te vergelijken, komen ze tot de conclusie dat vergelijking (4) van paragraaf 7.4.3 geldig is

De belangrijkste macroscopische ideeën over het vectorveld van de magnetisatie van het medium kunnen dus als gerechtvaardigd worden beschouwd.

Merk op dat de magnetisatievector van het medium als een lokaal fysiek kenmerk van het medium niet afhankelijk is van de keuze van de oorsprong van coördinaten. De definitie ervan is gebaseerd op het concept van het magnetische moment van een systeem van stromen. Als we de magnetisatievector bepalen door de relatie

, (6)

die. om het magnetische moment van het systeem van stromen ten opzichte van het waarnemingspunt als basis te stellen voor het bepalen van de vector van magnetisatie van het medium en het volume van het medium met stromen in een kleine buurt van het waarnemingspunt te beschouwen, dan door direct rekenen komen we tot de resultaten.

Met betrekking tot ons experiment is de essentie als volgt: spoel 1 (Fig. 24), aangesloten op een constante spanningsbron, bevindt zich in de buurt van spoel 2, aangesloten op het meetapparaat. Wanneer de sleutel K wordt gesloten of geopend, verandert het magnetische veld dat wordt gecreëerd door de stroom die door spoel 1 vloeit sterk, waardoor in spoel 2 volgens de wet elektromagnetische inductie er is een inductiestroom geregistreerd door het apparaat; volgens de metingen van de laatste is het mogelijk om de parameters van het magnetische veld te schatten.

Als meetapparatuur er wordt een ballistische galvanometer gebruikt, waarbij het bewegende deel een significant traagheidsmoment heeft, waardoor de afwijkingshoek (afstoting) van het bewegende deel van het apparaat evenredig is met de lading die er doorheen gaat Q:

een = C × q. (18)

Evenredigheidsfactor MET wordt de ballistische constante van de galvanometer genoemd.

Wanneer de sleutel gesloten is en de stroom door spoel 1 stopt, in spoel 2, een inductie emf en een stroom met een momentane waarde , waar R is de weerstand van het meetcircuit. Een lading gaat door spoel 2 en een galvanometer die er in serie mee is geschakeld

, (19)

waarbij Ф de beginwaarde is van de magnetische flux door spoel 2.

Uit (18) en (19) volgt dat:

De aflezingen van de galvanometer worden dus bepaald door de verandering in de magnetische flux door de meetspoel.

experimenteel deel

Een kalibratiesolenoïde wordt gebruikt om de ballistische constante van de galvanometer te bepalen. Een solenoïde is een spoel waarvan de lengte veel groter is dan de diameter (vaak wordt elke spoel een solenoïde genoemd). Binnen de solenoïde is de magnetische veldsterkte constant over de gehele doorsnede en gelijk aan

,

waar ik 1 is de lengte, N 1 - het aantal windingen in de solenoïdewikkeling, I is de stroom in de wikkeling. Sensor (meetspoel) met aantal windingen N 2 is gewikkeld op een frame dat strak op de solenoïde past (Fig. 25), zodat de dwarsdoorsnede gelijk kan worden gesteld aan de dwarsdoorsnede van de solenoïde S een . Stroom door één omwenteling van de sensor Ф 0 = B×S 1 , en V= m 0×m× H Sol. Stroom door alle windingen van de sensor .

Substitueren in (20) en transformeren, krijgen we:

. (21)

Alle grootheden in deze uitdrukking zijn empirisch bepaald.

De veldsterkte van de spoel wordt gemeten met een sensor met N 3 bochten, in staat om mee te bewegen houten staaf langs de as van de te testen spoel. De sensor heeft een voldoende kleine doorsnede, zodat de veldsterkte op alle punten van de doorsnede als gelijk kan worden beschouwd. Magnetische flux door de sensor

F = V× S 3× N 3 ,

waar V= m 0 × m × H cat is de veldinductie van de onderzochte spoel op zijn as.

Wanneer deze stroom is ingeschakeld, zal de afwijzing van de galvanometer a, volgens (20), zijn

,

waar R 2 - weerstand van het meetcircuit met de spoelsensor.

Als we dan a meten, krijgen we:

. (22)

conversiefactor k op basis van (21) en (22) krijgen we:

. (23)

Werkorder

Oefening 1. Bepaling van de conversiefactor.

Apparatuur: gelijkrichter VS-24; weerstand tot 100 Ohm, 1 A; ampèremeter tot 1 A; ballistische galvanometer; kalibratiemagneet met sensor; 2 sleutels.

1. Monteer de ketting in afb. 26. De spanning naar de solenoïde C wordt geleverd door de gelijkrichter via de regelweerstand R voor fijnafstelling van de stroom. Sensor D moet in het midden van de solenoïde worden geïnstalleerd. Selecteer met behulp van de regelaar op de gelijkrichter en de regelweerstand de bedrijfsstroom van de solenoïde (0,2-0,5 A) zodat wanneer de sleutel K 1 wordt geopend, de afwijzing van het "konijntje" significant is, maar binnen de schaal. Toets K 2 dient om trillingen van het bewegende deel van het apparaat te dempen. Wanneer deze sluit, ontstaat er een inductiestroom in het meetcircuit, die het bewegende deel vertraagt.

Rijst. 26

2. Opnemen van de bedrijfsstroom I 1, meet de afwijzing van de galvanometer een 1 op een of meer waarden; I 1 - minimaal 5 metingen in totaal.

Opmerking. Doorsnede van sensoren ( S 1 en S 3) worden bepaald door metingen van hun diameters. Solenoïde lengte: ik 1 wordt ook direct gemeten. R 1 en R 2 zijn de som van de weerstand van de galvanometer en de bijbehorende sensor.

3. Alle waarden worden vervangen in formule (23), de waarden worden berekend k voor individuele metingen en vervolgens gemiddeld.

Taak 2. Spanningsmeting op de spoelas.

1. Gebruik hetzelfde circuit in afb. 26, maar in plaats van de kalibratiesolenoïde, zet u de te testen spoel aan met zijn sensor. Voordat met metingen wordt begonnen, moet de sensor in het midden van de spoel worden geïnstalleerd en moet de bedrijfsstroom worden geselecteerd, en de bedrijfsstroom moet gedurende het hele experiment ongewijzigd blijven.

2. Installeer de sensor in de buurt van een van de uiteinden van de spoel en voer metingen uit H kat als functie van afstand x sensor van dit uiteinde. Afstand x verandering in stappen van 3 cm totdat de sensor naar het andere uiteinde van de spoel beweegt.

3. Afkeuringsmetingen voor elke sensorpositie worden 3 keer uitgevoerd om overshoots te voorkomen. Noteer de meetresultaten in de tabel. acht.

Tabel 8

x, cm	α, mm	α cf, mm	H kat

4. Voor elke positie van de sensor worden de afkeurwaarden gemiddeld en gebruikt om te berekenen H cat volgens de formule (22) met behulp van de conversiefactor verkregen in de vorige taak. Berekeningsresultaten H kat om in de tabel te komen.

5. Maak op basis van de resultaten van berekeningen een curve H(x).

Controle vragen en taken

1. Welke grootheden worden gebruikt om het magnetische veld te beschrijven?

2. Geef de definitie van magnetische flux door een willekeurig circuit. Hoe wordt de magnetische flux door een spoel bepaald?

3. Schrijf de formules op die het magnetische veld van de spoel (solenoïde) bepalen.

4. Wat is de essentie van het fenomeen elektromagnetische inductie?

5. Schrijf de wet van elektromagnetische inductie op.

6. Leg de resulterende curve uit H(x).

7. Bepaal het aantal windingen in de onderzochte spoel, meet de lengte en diameter. Bereken met behulp van deze gegevens de veldsterkte in het midden van de spoel uit de theoretische formule en vergelijk deze met de experimentele waarde.

8. Leg uit waarom u een kalibratiespoel moet gebruiken.

Laboratorium werk 7(9)

INDUCTANTIE METING

Objectief: Maak uzelf vertrouwd met de methode om de inductantie van een spoel te meten aan de hand van zijn impedantie.

Theoretisch gedeelte

Elke geleider met stroom creëert een magnetisch veld in de omringende ruimte. Een van de kenmerken van dit veld is de magnetische flux F, waarvan de waarde F . is = L×I, waarbij de coëfficiënt L wordt de inductantie (coëfficiënt van zelfinductie) van de geleider genoemd en wordt bepaald door zijn configuratie en magnetische eigenschappen omgeving. De inductantie is alleen significant in spoelen, daarom worden ze gebruikt om de magnetische flux te verbeteren.

waarbij w en n de cyclische en lineaire frequentie van de stroom zijn. spoelimpedantie

. (26)

Uit uitdrukkingen (24)–(26) verkrijgen we

. (27)

Om de inductantie van de spoel te bepalen, volstaat het dus om de ohmse weerstand te kennen en de stroom te meten I erin wanneer er een wisselspanning op wordt toegepast jij en frequentie n.

experimenteel deel

Om dit idee te implementeren, is het circuit in Fig. 28. Het heeft een schakelaar P, waarmee de spoel L kan worden opgenomen in het Wheatstone-brugcircuit (rechterkant van het diagram), of in het circuit wisselstroom(linkerkant).

Rijst. 28

Bij opname in het brugcircuit (schakelaar P in stand 2) wordt de ohmse weerstand van de spoel bepaald. Gedetailleerde theorie de Wheatstone-brug wordt gegeven. Hier is het voldoende om te weten dat de weerstand van de spoel wordt bepaald door de formule

waar R- winkelweerstand; ik AU en ik CB - de lengte van de armen van de rheochord, als de galvanometer op nul staat met de sleutel K gesloten.

In positie 1 van schakelaar P wordt de spoel aangesloten op het AC-broncircuit en door de spanning erop te meten en de stroomsterkte erin te bepalen compleet Spoelweerstand. Daarna wordt volgens formule (27) de inductantie van de spoel bepaald.

Werkorder

Oefening 1. Het meten van de inductantie van een enkele spoel.

Apparatuur: AC-bron tot 100 V; dubbele schakelaar; ampèremeter tot 1 A; voltmeter tot 100 V; galvanometer; weerstand winkel; een bron Gelijkstroom(batterij, accu of gelijkrichter); drie enkelpolige sleutels; rheochord; spoel.

1. Monteer het circuit in afb. 28 en voer de bovenstaande metingen uit. De impedantiemetingen moeten worden uitgevoerd bij drie verschillende waarden Spanning. Metingen van ohmse weerstand moeten worden uitgevoerd bij drie verschillende verhoudingen van de reochordarmen. In dit geval wordt de galvanometer op nul gezet door de weerstand van de winkel te selecteren. Noteer de meetresultaten in de tabel. 9.

Tabel 9

Opmerking. Er mogen zich geen voorwerpen van ferromagnetische materialen in de buurt van de spoel bevinden.

Bereken met behulp van formules (24), (27) en (28) de weerstand van de spoel R L, zijn impedantie en inductantie L. Er moet aan worden herinnerd dat R in formule (28) en tab. 9 - de weerstand van de winkel, en in de formule (27) is het noodzakelijk om de ohmse weerstand van de spoel te vervangen R L. Vul de resultaten van de berekeningen in de tabel in. 10.

Tabel 10

Spoel	R, Ohm	Z, Ohm	L, H	L gemiddeld, H

Taak 2. Het meten van de inductantie van de tweede spoel.

Het wordt op dezelfde manier uitgevoerd als bij de eerste spoel. Noteer de meetresultaten in de tabel. 9 en 10.

Taak 3. Meting van wederzijdse inductantie van spoelen.

Inductantie van een systeem met twee spoelen

L= L 1 + L 2 ± 2 m, (29)

waar L 1 en L 2 - de inductantie van de spoelen zelf, m is de wederzijdse inductie. Teken m hangt af van de onderlinge richting van de magnetische velden van de spoelen.

1. Leg de spoelen op elkaar, steek er een houten kern in, sluit ze in serie aan.

2. Sluit de spoelen aan op het AC-circuit en meet de stroom erin bij drie waarden van de aangelegde spanning. Noteer de meetresultaten in de tabel. elf.

Tabel 11

3. Bereken met formule (27) de inductantie van het systeem van twee spoelen, gegeven dat de ohmse weerstand van het systeem de som is van de ohmse weerstanden van de spoelen. Wederzijdse inductantie wordt bepaald op basis van (29).