Экспериментальная установка состоит из набора вертикальных трубок длиной 70 см, сделанных из различных материалов. Цилиндрический магнит массой M, равной нескольким граммам (при получении работы выясните у дежурного инженера, чему равна масса используемого вами магнита), намагничен вдоль оси. Для исследования явления магнитного торможения, магнит опускается по очереди в трубки из непроводящего материала (стекло) и проводящих материалов (металлы и сплавы). На внешнюю поверхность каждой из трубок намотаны 7 катушек с периодом 10 см. Каждая катушка состоит из 20 витков и имеет длину 8 мм. Все катушки включены последовательно. Напряжение, наведенное в катушках при падении магнита сквозь них, регистрируется с помощью USB осциллографа АКИП-72205А.
Медная трубка изготовлена из достаточно чистого материала, и при обработке результатов эксперимента можно использовать табличные данные о её проводимости. Проводимость меди равна σCu=5.3⋅1017 с−1. Используя эти данные, можно определить неизвестный магнитный момент падающего «диполя» и далее, анализируя соответствующие осциллограммы, использовать полученное значение для определения проводимости сплошных трубок, изготовленных из сплавов (дюралюминиевая трубка и латунь), проводимости которых нам не известны. Характерные значения удельного сопротивления материалов приведены в Табл. 1.
Таблица 1. Удельное сопротивление трубок
материал | Al | Ti | Cu | латунь | стекло |
---|---|---|---|---|---|
ρ,10−6 Ом⋅см | 2,68 | 55 | 1,67 | 4,3–21,2 |
Осциллограммы, полученные при падении магнита через трубки с разрезами, используются для проверки правильности выражения (20): Q(π−Δα2)≈0,77−0,16Δα. Почти наверняка вы получите величину Q, отличающуюся от теоретического значения. Это явится удобным поводом, чтобы подумать о том, какая не учтенная нами дополнительная составляющая действующей на магнит силы появляется в случае разрезанной трубки. Догадаться об этом можно «на слух». Бросьте магнит и послушайте звуки, сопровождающие его перемещение.
Назад к теории или далее к допуску к эксперименту