Косвенное намерение магнитной постоянной вакуума

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ

БЕЛАРУСЬ

Гомельский государственный технический университет

имени П.О.Сухого

Кафедра физики

Лабораторная работа № 2-13

Косвенное намерение магнитной постоянной вакуума.

Выполнил студент гр. Э-13

Колесников П.М.

Принял преподаватель

Курбатова Л.М.

г. Гомель, 2002

Лабораторная работа №: 2-13

Косвенное намерение магнитной постоянной вакуума.

Цель работы:    Изучить закон электромагнитной индукция Фарадея и замерить магнитную постоянную вакуума.

Приборы и принадлежности:   осциллограф, феррометр, шунт к вену, частотомер, генератор звуковой частоты, тороидальная катушка и соединительные провода.

Теоретическая часть

После того, как Эрстед экспериментально обнаружил наличие магнитного поля около проводника с током, многие учёные, в Фарадей в их числе, стали исследовать электромагнитные явления. В своих ранних опытах Фарадей пытался обнаружить (по аналогии с электрической индукцией) индукционный toe в проводнике, расположенном поблизости с другим, по которому шея ток от батареи. Однако, только после того, как им был изготовлен весьма чувстви­тельный гальванометр и оба проводника намотаны на единый каркас катушки, в одном во опытов он заметил очень слабое движение стрелки гальванометра при включении тока, и такое же движение при его выключении. С современной точки зрения индукцию можно рассматривать как естественный результат действия силы Лоренца на заряд, движущийся в магнитном поле.

Если заставить сделанную та провода прямоугольную рамку двигаться с постоянной скоростью в однородном магнитном поле, то под действием магнитной составляющей сипы Лоренца произойдёт перераспределение электрических зарядов на 2-х сторонах рамки. Эффект получается таким, словно рамку поместили в однородное электрическое поле, перпендикулярное направлению магнитного поля! Однако, если рамку, движущуюся в системе координат XYZ со скоростью  вдоль оси Y, поместить в маг­нитное поле постоянное во времени, но неоднородное в простран­стве, то эффект изменится. Действительно, индукция магнитного поля у левой стороны рамки (сторона // оси X) равна В₁, а у правой стороны рамки (также // оси X) будет В₁, В₂ < В₁.

Поэтому силы, действующие на заряды, движущиеся вместе с рамкой, на левой и правой сторонах рамки будут равными. Естест­венно, что линейный, интеграл от этих сил, взятый по всей длине рамки будет отличен от нуля. Правда на двух сторонах рамки, которые параллельны оси Y, силы f будут перпендикулярны элементу пути dl. и. следовательно, эти стороны не дают никакого вклада в интеграл. Зато две другие стороны, каждая из которых имеет длину l,с учётом того, что Sin(v;B)=Sin(90⁰) = 1; и  дают :

Учитывая, что площадь рамки S=(у•I), и то, что Ф=В•S-cos(b^s), а также то. что отношение лилейного интеграла по контуру рамки к заряду q, проходящему через её сечение, даёт энергетическую характеристику участка цени (иными словами, такой контур двигаясь в магнитном поле функционирует как источник ОДС { ε_i }, получим :

Тал как понятие электродвижущая сила не имеет никакого отношения к силам (и измеряется не в Ньютонах), то аббревиатура Э.Д.С. не расшифровывается, в под ней понимают энергетическую характеристику источника тока.

Проводя свои опыты Фарадей всесторонне изучил что явление и установил, что ε_i обнаруживаете при любом изменении магнитного потока во времени (па счёт движения магнитного поля, па счёт движения рамки или за счёт изменения магнитного поля, в том числе и за счёт поворота рамки на некоторый угол), т.е.: если площадь, ограниченная проводящим контуром, пересекается изме­няющимся ао времени магнитным полем, то в контуре индуци­руется Э.Д.С. индукции, пропорциональная скорости изменения магнитного потока.

Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: Индукционный ток имеет такое направление, чтобы своим маг­нитным полем он мог  частично скомпенсировать изменении магнитного потока, вызывающего данный индукционный ток. Записав вагон электромагнитной индукции в дифференциальном виде Максвелл дал иную формулировку:

Если я данной точке, изменяется, по времени индукция магнит­ного потока, то вокруг данной точки будет существовать вихревое (меняющееся в пространстве) электрическое поле:

Ход работы.

1.     Увеличивая частоту переменного тока от 1000 до 10000 Гц., записываю в таблицу показания приборов, затем вычисляю м₀ магнитную постоянную вакуума, все данные заносим в таблицу:

f, Гц		~ I      мА		~ E   мВ		м0
1000		26,16		0,027		4,39E-13
2000		26,01		0,055		4,50E-13
3000		25,33		0,119		6,66E-13
4000		24,71		0,155		6,67E-13
5000		23,93		0,189		6,72E-13
6000		17,95		0,338		1,33E-12
7000		16,36		0,362		1,34E-12
8000		15,04		0,381		1,35E-12
9000		13,80		0,389		1,33E-12
10000		12,70		0,403		1,35E-12
	R=		125		мм
	r=		110		мм
	h=		23		мм
	м=		1
	N1=		3200		вит
	N2=		250		вит