3. Содержание отчета

В отчете должны быть представлены следующие разделы:

1. Цель работы.

2. Необходимые для расчетов формулы.

3. Таблица результатов.

4. Выводы.

4. Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип действия электронно-лучевой трубки.

2. Почему осциллограф является практически безынерционным прибором?

3. Какую кривую будет описывать электронный луч на экране осциллографа, если переменное напряжение подается только на вертикально отклоняющие пластины?

4. Какие фигуры возникают в результате сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний с одинаковыми частотами?

5. Как по виду фигуры Лиссажу можно определить отношение частот?

5. Дополнение (УИРС)

1. Произвести градуировку звукового генератора.

2. Сложить одинаково направленные колебания.

Лабораторная работа № 2.6 Определение горизонтальной составляющей напряжённости магнитного поля Земли

Цель работы: изучение магнитного поля Земли и определение горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли.

Оборудование: тангенс-гальванометр, миллиамперметр, реостат, источник постоянного тока.

1. Краткая теория

Подобно тому, как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электростатическое поле, так и в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным. Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому действию на внесённые в него проводники с током или постоянные магниты.

Важнейшая особенность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды. Характер воздействия магнитного поля на ток различен в зависимости от формы проводника, по которому течёт ток, от расположения проводника и от направления тока.

П

Рис. 6.1

ри исследовании магнитного поля используется замкнутый плоский контур (рамка с током), линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле. Ориентация контура в пространстве определяется направлением нормали (n) к контуру. Направление нормали определяется правилом правого винта: за положительное направление нормали принимается направление поступательного движения винта, головка которого вращается в направлении тока, текущего в рамке.

За направление магнитного поля в данной точке, принимается направление, вдоль которого располагается положительная нормаль к рамке или может быть принято направление, совпадающее с направлением силы, которая действует на северный полюс магнитной стрелки, помещённой в данную точку.

Внеся рамку с током в магнитное поле, заметим, что поле оказывает на рамку ориентирующее действие, устанавливая ее положительной нормалью в определенном направлении. Если повернуть рамку так, чтобы направления нормали и поля не совпадали, возникает вращательный момент, стремящийся вернуть рамку в равновесное положение. Величина вращательного момента зависит от угла  между нормалью и направлением поля, достигая наибольшего значения М_max при (при=0 момент равен нулю).

Вращательный момент зависит как от свойств поля в данной точке, так и от свойств контура. Внося в одну и ту же точку разные рамки с током, заметим, что величина М_max пропорциональна силе тока I в контуре и площади контура S и не зависит от формы контура. Таким образом, Действие магнитного поля на плоский контур с током определяется величиной

P_m= I S,

которую называют магнитным моментом контура.

Кроме силы тока I и площади S , рамка характеризуется также ориентацией в пространстве. Поэтому магнитный момент следует рассматривать как вектор, направление которого совпадает с направлением положительной нормали (- единичный вектор).

Если в данную точку магнитного поля помещать рамки с различными магнитными моментами, то на них действуют различные вращающие моменты, однако отношение для всех контуров одно и то же и поэтому может служить характеристикой магнитного поля, называемой магнитной индукцией:

.

Магнитная индукция в данной точке однородного магнитного поля определяется максимальным вращающим моментом, действующим на рамку с магнитным моментом, равным единице, когда нормаль к рамке перпендикулярна направлению поля.

Так как магнитное поле является силовым, то его, по аналогии с электрическим, изображают с помощью линий магнитной индукции – линий, касательные к которым в каждый точке совпадают с направлением вектора и их направление определяется правилом правого винта.

Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током. Силовые линии проводятся гуще там, где больше индукция поля. Это условие проведения силовых линий выражается формулой:

где Ф- число силовых линий, пересекающих площадку, называют потоком вектора магнитной индукции через площадку. В общем случае поток через произвольную площадку может быть представлен формулой:

где dS-элементарная площадка,

B_n-проекция вектора индукции на нормаль к этой площадке.

Магнитное поле является полем вихревым, магнитные заряды экспериментально не обнаружены. Поскольку силовые линии магнитного поля замкнуты, то поток через произвольно замкнутую поверхность всегда равен нулю (теорема Гаусса)

Наряду с основной характеристикой магнитного поля, магнитной индукцией, используют вспомогательную величину – напряжённость магнитного поля

_, (6.1)

μ – магнитная проницаемость среды, величина, которая показывает во сколько раз поле в среде отличается от поля в вакууме по своим силовым характеристикам.

μ₀ – магнитная постоянная (μ₀Гн/м). Единица напряженности магнитного поля – ампер на метр (А/м).

Закон Био-Савара-Лапласа для проводника с током I, элемент которого создаёт в некоторой точкеА индукцию поля , записывается в виде:

Рис. 6.2

, (6.2)

–вектор, по модулю равный длине элемента проводника и совпадающий по направлению с током;

–радиус-вектор, проведённый из элемента проводника в точку А поля (рис. 6.2); r – модуль радиуса-вектора .

Направление перпендикулярнои, т.е. перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линии магнитной индукции. Модуль вектораопределяется выражением:, где α-угол между векторамии.

Для магнитного поля справедлив принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности: . Единица магнитной индукции в системе СИ - тесла (Тл).

Рис. 6.3