Magnetische veldsterkte(standaard aanduiding H ) - fysieke vectorhoeveelheid 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 (in termen van magnetische eigenschappen) medium en bij de benadering van voldoende lage frequenties van de veldvariatie B En H zijn eenvoudigweg evenredig aan elkaar en verschillen eenvoudigweg 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 gevoeligheid).

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, evenals 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.

Bij magneten (magnetische media) is de magnetische veldsterkte fysieke betekenis"extern" veld, dat wil zeggen dat het samenvalt (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 dat niet had gedaan".

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 maatcoëfficiënt) met de vector B 0 , die door deze spoel zou ontstaan ​​bij afwezigheid van een kern en die in principe kan worden berekend op basis van de geometrie van de spoel en de stroom daarin, zonder enige aanvullende informatie over het materiaal van de kern en zijn magnetische eigenschappen. eigenschappen.

Tegelijkertijd moet in gedachten worden gehouden dat een meer fundamenteel kenmerk 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 kan ook direct worden gemeten, terwijl de magnetische veldsterkte H kan eerder als een hulpgrootheid worden beschouwd (hoewel het gemakkelijker is om deze te berekenen, althans in het statische geval, wat de waarde ervan is: H creëren van de zogenaamde vrije stromen, die relatief eenvoudig direct te meten zijn, maar moeilijk te meten gekoppelde stromen- dat wil zeggen, moleculaire stromen, enz. - er hoeft geen rekening te worden gehouden).

Het is waar dat in de algemeen gebruikte uitdrukking voor de energie van een magnetisch veld (in een medium) B En H komen vrijwel in gelijke mate binnen, maar we moeten niet vergeten 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 grondtoon 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 het 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 samen (in CGS-eenheden) 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. Engels Russisch Woordenboek van Elektrotechniek en Energietechniek, Moskou, 1999] Onderwerpen in de elektrotechniek, basisconcepten NL intensiteit van magnetisch veldmagnetische intensiteitmagnetisch veld… … Handboek voor technisch vertalers

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 samen (in CGS-eenheden) 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 het magnetische veld; magnetische veldintensiteit; Magnetische veldsterkte; sterkte van het magnetische veld vok. magnetische Feldstärke, f 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, f rus. magnetische veldsterkte, fpranc. intensiteit van de magnétische kampioen … 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 samen (in CGS-eenheden) 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 Nmp samen met magnetische inductie (zie Magnetische inductie) ... Grote Sovjet-encyclopedie

regel rechter hand of boortje:

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

Weinig mensen weten dat een boorkop 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 figuur 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 magnetische inductievector is altijd tangentieel op de magnetische lijn gericht en geeft de richting en sterkte ervan aan. De eenheid van magnetische inductie in B = 1 T is de magnetische inductie van een homogeen veld, waarin een gedeelte van de geleider met een lengte van l\u003d 1 m, met een stroomsterkte erin 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 tesla's (Tl).

Magnetische veldsterkte H:

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

De magnetische veldsterkte is een vectorgrootheid, het is een kwantitatieve eigenschap van het magnetische veld en hangt niet af 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 karakteriseert dat een gesloten lus binnendringt. Overwegen speciaal geval. IN 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 algemene geval 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 elk gesloten oppervlak nul is (de stelling van Gauss voor magnetische velden). Dit betekent dat de krachtlijnen van het magnetische veld nergens breken, d.w.z. het magnetische veld een wervelkarakter heeft, en ook dat het onmogelijk is dat er magnetische ladingen bestaan ​​die een magnetisch veld zouden creëren op dezelfde manier als elektrische ladingen dat doen. elektrisch veld. In SI is de eenheid van magnetische flux Weber (Wb), in het CGS-systeem - maxwell (Mks); 1 Wb = 10 8 µs.

Definitie van inductie:

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

Anders is inductie de evenredigheidsfactor in de zelfinductieformule.

In het SI-systeem van eenheden wordt de inductantie gemeten in henries (H). Een circuit heeft een inductie van één henry als, wanneer de stroom met één ampère per seconde verandert, er een zelfinductie-emf van één volt optreedt aan de aansluitingen van het circuit.

De term "inductantie" werd in 1886 voorgesteld door Oliver Heaviside, een Engelse autodidactische wetenschapper. Simpel gezegd is inductie de eigenschap van een stroomvoerende geleider om energie op te slaan in een magnetisch veld, wat overeenkomt met de 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 vergroten, wordt de geleider opgewonden 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. Op dezelfde manier 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 bij magneten een soortgelijke moeilijkheid tegenkomen als 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 in § 19 gebruikten. Het blijkt dat je een hulpgrootheid kunt 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 de moleculaire stromen die door een circuit Г worden gedekt. ​​Deze som is gelijk aan

waar is het oppervlak dat door de contour wordt overspannen.

De algebraïsche som van moleculaire stromen omvat alleen die moleculaire stromen die op het circuit zijn 'geregen' (zie de stroom in figuur 52.1). Stromen die niet aan de contour zijn 'geregen', kruisen het oppervlak dat op de contour is gespannen helemaal niet, of kruisen dit oppervlak twee keer - één 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 door het circuit bestreken stromen gelijk aan nul te zijn.

Vanaf afb. 52.2 is te zien dat het contourelement dat een hoek a vormt met de magnetisatierichting J, die moleculaire stromen aan zichzelf bindt waarvan de middelpunten in 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, d.w.z. het geeft de modulus van de vector - de projectie van de vector J op de richting van het element. De totale moleculaire stroom die door het element wordt gedekt, is dus 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 illustratieve interpretatie toe. Op afb. 52.3 toont de magnetisatievectoren in de directe nabijheid van 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 zal de circulatie J langs de contour Г gelijk zijn aan nul. Dienovereenkomstig zal P op het punt ook gelijk zijn aan nul.

Magnetisaties kunnen worden geassocieerd met moleculaire stromen die langs de contouren stromen die in Fig. 52,3 in ononderbroken lijnen. Deze contouren liggen in een vlak loodrecht op het vlak van de figuur. Bij dezelfde richting van de vectoren zullen de richtingen van de stromen in het punt P onderling tegengesteld zijn. Dankzij de stromen zijn ze even groot, waardoor de resulterende moleculaire stroom op het punt P zowel gelijk aan nul blijkt te zijn:

Nu gaan we ervan uit dat Dan de circulatie J langs de contour Γ verschillend blijkt te zijn van nul. Dienovereenkomstig zal het veld van de vector J op punt P worden gekenmerkt door een vector die voorbij de tekening is gericht. Een grotere magnetisatie komt overeen met een grotere moleculaire stroom; Daarom . Als gevolg hiervan zal op punt P een resulterende stroom die niet nul is, worden waargenomen, gekenmerkt door een dichtheid die op dezelfde manier is gericht als bij het tekenen. In het geval van de vectoren en J zeggen ze dat deze niet op de tekening gericht zullen zijn, maar op ons.

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

We vervangen uitdrukking (52.3) voor de dichtheid van moleculaire stromen in formule (52.1):

Als we deze verhouding delen door en de rotoren samenvoegen, krijgen we

Daarom volgt dit

is de hulpgrootheid waarnaar we op zoek zijn, 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 Г nemen met het oppervlak S eroverheen gespannen en de uitdrukking vormen

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

Als macroscopische stromen door de draden lopen 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 bepaald circuit is gelijk aan de algebraïsche som van de macroscopische stromen die door dit circuit worden bestreken.

De sterkte van het magnetische veld H is analoog aan de elektrische verplaatsing D. Aanvankelijk werd aangenomen dat er in de natuur magnetische massa's zijn die lijken op elektrische ladingen, en de leer van het magnetisme ontwikkelde zich naar analogie met de leer van elektriciteit. Destijds 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 niet analoog is aan de elektrische verplaatsing D, maar de elektrische veldsterkte E (respectievelijk is H niet analoog aan E, maar).

Ze hebben de reeds gevestigde terminologie echter niet veranderd, vooral omdat, vanwege de verschillende aard van de elektrische en magnetische velden (het elektrostatische veld is potentieel, het magnetische veld elektromagnetisch is, de grootheden B en D veel gelijkenis vertonen in hun gedrag ( lijnen B ondergaan bijvoorbeeld, net als lijnen D, geen discontinuïteit op de grens van twee media).

In vacuüm verandert H daarom in en gaan de formules (52.6) en (52.8) over in de formules (49.9) en (49.7).

waaruit volgt dat de magnetische veldsterkte een afmeting heeft die gelijk is 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 Gaussiaanse systeem is de magnetische veldsterkte de grootheid

(52.10)

Uit deze definitie volgt dat H in vacuüm samenvalt met B. In overeenstemming hiermee heeft de eenheid H in het Gaussiaanse systeem, de oersted (E) genoemd, dezelfde waarde en dimensie 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 dit 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) uit de vorige paragraaf en relatie (1) analyseren, merken we dat er sprake is van een afhankelijkheid

. (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 verkrijg de integrale relatie

, (4)

en de overeenkomstige (uitvloeisel van de klassieke stelling van Stokes) differentiële relatie

waar is de volumetrische geleidingsstroomdichtheid. De fysieke dimensie van de magnetische veldsterktevector valt samen met de dimensie van de mediummagnetisatievector en is gelijk aan . Dezelfde waarde wordt gebruikt als eenheid voor het meten van de magnetische veldsterktevector. In de magnetostatica zijn voor sommige geometrische configuraties van elektrische geleidingsstromen met een hoge graad Met de symmetrie-integraalrelatie (4) kunt u het veld van magnetische sterkte 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 ervan als bekend beschouwd, hetzij uit ervaring, hetzij uit beschouwing van de overeenkomstige moleculair-kinetische modellen van het medium. Afhankelijkheid (2) stelt ons in staat 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 de constructie van de theorie van het magnetische veld in de materie.

De geldigheid van de resultaten van deze sectie hangt strikt genomen in wezen af ​​van de geaccepteerde vorm van schrijven van de magnetische dipoolmomenten van elementaire stromen (1) sectie 7.4.3. In meer volledige 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 postulaat genomen en bewijzen methoden van vectoranalyse dat uit de algemene definitie van het magnetische moment van het stroomsysteem

(1)

volgt de verhouding

(2)

Uitdrukking (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 ver verwijderd zijn van het beschouwde volume van het medium met magnetisatiestromen,

(4)

en overgaan 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 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 observatiepunt te nemen als basis voor het bepalen van de magnetisatievector van het medium en het volume van het medium met stromen in een kleine buurt van het observatiepunt te beschouwen, en vervolgens door directe berekening komen we tot de resultaten.

Met betrekking tot ons experiment is de essentie ervan als volgt: spoel 1 (Fig. 24), verbonden met een constante spanningsbron, bevindt zich nabij spoel 2, verbonden met 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 laatstgenoemde is het mogelijk om de parameters van het magnetische veld te schatten.

Als meetapparatuur er wordt gebruik gemaakt van een ballistische galvanometer, waarbij het bewegende deel een aanzienlijk traagheidsmoment heeft, waardoor de afwijkingshoek (terugslag) van het bewegende deel van het apparaat evenredig is aan 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. Er gaat een lading door spoel 2 en een galvanometer die er in serie mee is verbonden

, (19)

waarbij Ф de initiële waarde is van de magnetische flux door spoel 2.

Uit (18) en (19) volgt dat

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

experimentele gedeelte

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 over de gehele doorsnede constant en gelijk aan

,

Waar l 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 op een frame gewikkeld dat strak op de solenoïde past (Fig. 25), zodat de dwarsdoorsnede gelijk kan worden gesteld aan de dwarsdoorsnede van de solenoïde S 1. Stroming door één winding van de sensor Ф 0 = B×S 1, en IN= m 0×m× H Sol. Stroom door alle windingen van de sensor .

Als we dit vervangen door (20) en transformeren, krijgen we:

. (21)

Alle grootheden in deze uitdrukking worden empirisch bepaald.

De veldsterkte van de spoel wordt gemeten met behulp van een sensor N 3 beurten, kan meebewegen 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= IN× S 3× N 3 ,

Waar IN= m0×m× H cat is de veldinductie van de onderzochte spoel om zijn as.

Wanneer deze stroom wordt ingeschakeld, zal de afwijzing van de galvanometer a, volgens (20), plaatsvinden

,

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

Als we dan a meten, krijgen we:

. (22)

conversiefactor k gebaseerd op (21) en (22) krijgen we:

. (23)

Werkorder

Oefening 1. Bepaling van de conversiefactor.

Apparatuur: gelijkrichter VS-24; reostaat 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 solenoïde C wordt geleverd door de gelijkrichter via de reostaat 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 reostaat de bedrijfsstroom van de solenoïde (0,2-0,5 A), zodat wanneer de sleutel K 1 wordt geopend, de afwijzing van het "konijntje" aanzienlijk is, maar binnen de schaal. Toets K 2 dient om trillingen van het bewegende deel van het apparaat te dempen. Bij het sluiten ontstaat er een inductiestroom in het meetcircuit, die het bewegende deel vertraagt.

Rijst. 26

2. Bedrijfsstroom opnemen I 1, meet de afwijzing van de galvanometer a 1 bij een of meer waarden I 1 - minimaal 5 metingen in totaal.

Opmerking. Dwarsdoorsnede van sensoren ( S 1 en S 3) worden bepaald door metingen van hun diameters. Lengte van de magneet l 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 door formule (23), de waarden worden berekend k voor individuele metingen en vervolgens gemiddeld.

Taak 2. Spanningsmeting op de spoelas.

1. Gebruik hetzelfde circuit als in afb. 26, maar schakel in plaats van de kalibratiesolenoïde de te testen spoel in met zijn sensor. Voordat met de 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 onveranderd blijven.

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

3. Afwijzingsmetingen voor elke sensorpositie worden driemaal uitgevoerd om overschrijdingen te voorkomen. Noteer de meetresultaten in de tabel. 8.

Tabel 8

X, cm	α, mm	αcf, mm	H kat

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

5. Construeer een curve, gebaseerd op de resultaten van berekeningen H(X).

Beheer 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. Verklaar de resulterende curve 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 op basis van de theoretische formule en vergelijk deze met de experimentele waarde.

8. Leg uit waarom je een kalibratiespoel nodig hebt.

Laboratorium werk 7(9)

INDUCTANTIEMETING

Doel van het werk: Maak uzelf vertrouwd met de methode om de inductie van een spoel te meten aan de hand van de 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 (zelfinductiecoëfficiënt) van de geleider genoemd en wordt bepaald door de configuratie en magnetische eigenschappen omgeving. De inductie is alleen significant in spoelen en daarom worden ze gebruikt om de magnetische flux te versterken.

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

. (26)

Uit uitdrukkingen (24)–(26) verkrijgen we

. (27)

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

experimentele gedeelte

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

Rijst. 28

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

Waar R- winkelweerstand; l AU en l CB - de lengte van de armen van het reochord, als de galvanometer op nul staat met de sleutel K gesloten.

In positie 1 van schakelaar P is de spoel verbonden met het AC-broncircuit en door de spanning erop en de stroomsterkte daarin te meten wordt bepaald 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; bron Gelijkstroom(batterij, accu of gelijkrichter); drie enkelpolige sleutels; reochord; spoel.

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

Tabel 9

Opmerking. Er mogen zich geen voorwerpen van ferromagnetisch materiaal in de buurt van de spoel bevinden.

Bereken met behulp van de formules (24), (27) en (28) de weerstand van de spoel R L, de impedantie en inductie L. Dat mag niet worden vergeten 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. Voer de resultaten van de berekeningen in de tabel in. 10.

Tabel 10

Spoel	R, Ohm	Z, Ohm	L, H	L gem, H

Taak 2. Meten van de inductie 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 inductie van spoelen.

Inductie van een systeem van twee spoelen

L= L 1 + L 2 ± 2 M, (29)

Waar L 1 en L 2 - de inductie 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. Plaats de spoelen op elkaar, plaats een houten kern en verbind ze in serie.

2. Sluit de spoelen aan op het wisselstroomcircuit en meet de stroom daarin 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. De wederzijdse inductie wordt bepaald op basis van (29).