физика.лабы4.5.6

Лабораторная работа №5

Магнитное поле кругового и прямого токов

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.

Закон Био Савара Лапласа определяет величину модуля вектора магнитной индукции в точке выбранной произвольно находящейся в магнитном поле. Поле при этом создано постоянным током на некотором участке.

Элемент проводника dl с током I создаёт в некоторой точке А индукцию поля

Где r – радиус вектор, проведённый из элемента проводника dl в точку А.

2. Как определить направление вектора магнитной индукции?

Если большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции.(правило правой руки)

3. Что такое магнитный поток?

Магнитным потоком называют поток вектора магнитной индукции В через некую поверхность.

где α — угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости площади

4. Каков принцип измерения магнитного потока в данной работе?

Закон Био-Савара-Лапласа

Каждый сколь угодно малый элемент длины проводника по которому течёт ток, создаёт в некоторой произвольной точке пространства магнитное поле.

5. Как влияют размеры измерительной катушки на точность измерения магнитного потока?

Чем меньше радиус катушки, тем точнее результат измерения.

6. ---

Лабораторная работа №6

Изучение ферромагнетиков

Контрольные вопросы:

1. В чём заключаются особые свойства ферромагнетиков?

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.

При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.

Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.

Ферромагнетики притягиваются магнитом.

Ферромагнетики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое, при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.

2. Что называется температурой Кюри?

Температура перехода между ферромагнитным и парамагнитным состоянием

(При которой ферромагнетик теряет свои свойства)

3. Что называют доменами?

Ферромагнетные домены (области самопроизвольной намагниченности) намагниченные до насыщения части объёма ферромагнетика, на которые он разбивается ниже температуры Кюри. Векторы намагниченности доменов в отсутствие внешнего магнитного поля ориентированы так что результирующая намагниченность ферромагнитного образца в целом, как правило, равна нулю.

Применение на практике:

хранение данных на жестких дисках осуществляется с использованием горизонтально или вертикально расположенных магнитных доменов.

магнитные домены, перемещаемые по специальных трекам, могут быть использованы при создании перспективной трековой памяти

4. Какими процессами происходит намагничивание?

Смещением доменных границ и вращением вектора намагниченности.

5. В чём причина магнитного гистерезиса?

Гистере́зис (греч. ὑστέρησις — «отстающий») — свойство систем (обычно физических), которые не сразу следуют приложенным силам. Реакция этих систем зависит от сил, действовавших ранее, то есть системы зависят от собственной истории.

Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца.

Теория явления гистерезиса учитывает конкретную магнитную доменную структуру образца и её изменения в ходе намагничивания и перемагничивания. Эти изменения обусловлены смещением доменных границ и ростом одних доменов за счёт других, а также вращением вектора намагниченности в доменах под действием внешнего магнитного поля. Всё, что задерживает эти процессы и способствует попаданию магнетиков в метастабильные состояния, может служить причиной магнитного гистерезиса.

B_r – остаточная магнитная индукция

B_s – магнитная индукция насыщения

H_c – коэрцитивная сила (поле при котором ферромагнетик не намагничен)

6. Как по петле гистерезиса определить потери энергии при перемагничивании образца?

Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, затрачиваемой на перемагничивание ферромагнетика.

Потери энергии:

Где – энергия, расходуемая на перемагничивание за один цикл в расчёте на одну клетку координатной сетки осциллографа.

7. Какие материалы относят к магнитомягким и магнитожёстким? Где они применяются в технике?

Магнитомягкие материалы характеризуются высокой магнитной проницаемостью, малой коэрцитивной силой, относительно небольшими потерями на гистерезис. Их широко используют для изготовления магнитопроводов электрических машин, трансформаторов и других изделий. Наиболее распространенными магнитомягкими материалами являются железо и электротехнические стали.

МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ (магнитожесткиематериалы) , намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряженностью в тысячи и десятки тысяч А/м. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной магнитной индукции, магнитной энергии на участке размагничивания ("спинка" петли гистерезиса). В качестве магнитотвердых материалов используются, напр., сплавы типа магнико, ални, викаллой, некоторые ферриты, соединения редкоземельных элементов с кобальтом. Из магнитотвердых материалов изготовляют постоянные магниты.

8. В каких единицах измеряются В и Н?

В измеряется в теслах (Тл) магнитная индукция

Н измеряется в ампер на метр (А/м) напряжённость магнитного поля

9. В чём заключается явление электромагнитной индукции?

И где оно применяется в настоящей работе?

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Лабораторная работа №4

Изучение свойств поляризованного света.

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой свет с точки зрения электромагнитной теории?

Свет — электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом. Нередко, под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра.

2. Какой свет называют плоскополяризованным и чем он отличается от естественного?

Плоскополяризованный свет. Колебания световых волн лежат в одной плоскости.

Естественный. Колебания волн по всем направлениям перпендикулярно направлению распространения.

3. Какая плоскость называется плоскостью поляризации?

Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации.

4. Какая плоскость называется плоскостью пропускания поляроида?

5. Вывести и пояснить закон Малюса.

Интенсивность света I_A, прошедшего через анализатор, равна произведению интенсивности света , падающего на анализатор, умноженной на квадрат косинуса угла между двумя плоскостями.

6. В чём заключается закон Брюстера?

Когда угол падения луча света на границу раздела удовлетворяет условию

то отражённый луч полностью поляризован.

7. Почему свет, отражённый от диэлектрика под углом Брюстера, является плоскополяризованным?

При угле падения равном углу Брюстера отражённый луч перпендикулярен преломлённому и, следовательно, параллелен осям осцилляторов, обуславливающих преломлённый луч. Так как эти осцилляторы не излучают свет в направлении своего движения, то они вклада в отражённую волну не дают, поэтому отражённый луч будет полностью линейно поляризован.