| Предыдущая версия справа и слева
Предыдущая версия
Следующая версия
|
Предыдущая версия
|
lab4:экспериментальная_установка [2021/09/07 15:39]
root |
lab4:экспериментальная_установка [2021/09/17 09:58] (текущий)
root |
| ===== Экспериментальная установка и методика измерений ===== | ===== Экспериментальная установка и методика измерений ===== |
| |
| ** Оборудование:** исследуемые образцы, трансформатор, лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), соленоид, реостат, магазин сопротивлений, магазин ёмкостей, переходной модуль, персональный компьютер, генератор низких частот, осциллограф, макетная плата с ферритами. | ** Оборудование:** исследуемые образцы, трансформатор, лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), соленоид, /* реостат, магазин сопротивлений, магазин */ сопротивление, ёмкость, /* переходной модуль, */ блок интегрирования сигнала, компьютер, генератор низких частот, USB осциллограф. /* , макетная плата с ферритами. */ |
| |
| |
| Для проведения эксперимента по определению свойств магнитоупорядоченных веществ необходимо иметь образец в виде тора с намотанными на него двумя катушками (рис. 1). | Для проведения эксперимента по определению свойств магнитоупорядоченных веществ необходимо иметь образец в виде тора с намотанными на него двумя катушками (рис. 1). |
| {{ :lab4:401.png?300 |}} | |
| Через одну катушку пропускается ток $I$, который создает намагничивающее поле $H$, определяемое уравнением | {{ :lab4:лр4.4-2.jpg?900 |Принципиальная схема}} |
| | /* {{ :lab4:401.png?300 |}} */ |
| | Через одну катушку $L_1$ пропускается ток $I$, который создает намагничивающее поле $H$, определяемое уравнением((Далее все формулы будут приведены в системе СГС.)) |
| $$ | $$ |
| \oint \limits_{C}Hdl =I \ \ \mbox{ (СИ), } \oint \limits_{C}Hdl =\frac{4\pi }{c} I, \ \ \mbox{ (СГС).} | \oint \limits_{C}Hdl =I \ \ \mbox{ (СИ), } \oint \limits_{C}Hdl =\frac{4\pi }{c} I, \ \ \mbox{ (СГС).} |
| $$ | $$ |
| **Примечание.** В данной работе далее все формулы будут приведены в системе СИ. | |
| |
| В образце //тороидальной// формы, с радиусом поперечного сечения существенно меньшим радиуса тора (в //замкнутой магнитной цепи//) и с намагничивающей катушкой намотанной равномерно по всей длине, создается достаточно однородное магнитное поле: | |
| | Допустим у нас магнитное поле создаётся тороидальной катушкой и имеются образцы //тороидальной// формы, с радиусом поперечного сечения существенно меньшим радиуса тора (в //замкнутой магнитной цепи//). Намагничивающая катушка намотана равномерно по всей длине и создается достаточно однородное магнитное поле: |
| $$H=\frac{N_{1} }{2\pi r} I_{1}\,, | $$H=\frac{N_{1} }{2\pi r} I_{1}\,, |
| $$ | $$ |
| $$ | $$ |
| |
| Измерив индуктивное напряжение в другой катушке, можно определить поле $\vec B$ внутри образца. Найдем связь наведенной во второй катушке ЭДС $\varepsilon $ с магнитным полем $\vec В.$ Согласно **закону индукции Фарадея**, наведенная в катушке ЭДС | Измерив индуктивное напряжение в другой катушке, можно определить поле $\vec B$ внутри образца. Найдем связь наведенной во второй катушке ЭДС --- ${\cal E}$ с магнитным полем $\vec В.$ Согласно **закону индукции Фарадея**, наведенная в катушке ЭДС |
| $$ | $$ |
| {\cal E}=-N_{2} \left(\frac{d\Phi }{dt} \right), | {\cal E}=-N_{2} \left(\frac{d\Phi }{dt} \right), |
| {\cal E} =-N_{2} S\left(\frac{dB}{dt} \right), | {\cal E} =-N_{2} S\left(\frac{dB}{dt} \right), |
| $$ | $$ |
| здесь $N_{2}$ --- число витков вторичной катушки. Для перехода к величине $|\vec B|$ необходимо это уравнение проинтегрировать, для чего в эксперименте используется **интегрирующая $RC$ цепь** (см. рис. 1). | здесь $N_{2}$ --- число витков вторичной катушки. Для перехода к величине $|\vec B|$ необходимо это уравнение проинтегрировать, для чего в эксперименте используется **интегрирующая $RC$ цепь**. |
| |
| Уравнение Кирхгофа для такой цепи имеет вид: | Уравнение Кирхгофа для такой цепи имеет вид: |
| |
| Мы рассмотрели случай, в котором катушки намотаны непосредственно на образец, т.е. диаметры образца и катушек примерно одинаковы. При проведении эксперимента по определению магнитных свойств веществ достаточно часто используются образцы цилиндрической формы, для намагничивания которых применяются соленоиды: | Мы рассмотрели случай, в котором катушки намотаны непосредственно на образец, т.е. диаметры образца и катушек примерно одинаковы. При проведении эксперимента по определению магнитных свойств веществ достаточно часто используются образцы цилиндрической формы, для намагничивания которых применяются соленоиды: |
| /*{{ :lab4:402.png?500 |}}*/ | /*{{ :lab4:402.png?500 |}} |
| {{ :lab4:лр4.4-1.jpg?direct |}} | {{ :lab4:лр4.4-1.jpg?direct |}}*/ |
| {{ :lab4:лр_4.4_схема_коммутации_приборов.jpg?700 |Схема коммутации приборов}} | {{ :lab4:лр_4.4_схема_коммутации_приборов.jpg?900 |Схема коммутации приборов}} |
| или схематично: | |
| {{ :lab4:лр4.4-2.jpg?direct |}} | |
| |
| Магнитное поле длинного соленоида, у которого длина $l$ много больше диаметра $d,$ определяется по формуле: | Магнитное поле длинного соленоида, у которого длина $l$ много больше диаметра $d,$ определяется по формуле: |