Электричество и магнетизм (1188650), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Âêëþ÷èòå ýëåêòðîìàãíèò è ñíèìèòå çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ U íàîáðàçöå îò òîêà ÷åðåç ìàãíèò ïðè ïîñòîÿííîì òîêå I = 10 ìÀ. Ïðèèçìåðåíèÿõ äëèííàÿ ñòîðîíà îáðàçöà äîëæíà áûòü íàïðàâëåíà ïîïåð¼êïîëÿ, à ñðåäíÿÿ (øèðèíà) â îäíîé ñåðèè îïûòîâ ðàñïîëàãàåòñÿ âäîëü,à â äðóãîé ïîïåð¼ê ïîëÿ.12. Çàïèøèòå ðàçìåðû äèñêà è õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ.Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1. àññ÷èòàéòå èíäóêöèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ïîñòðîéòå ãðàèê çàâèñèìîñòè B = f (IM ).2. Íà îäíîì ëèñòå ïîñòðîéòå ãðàèêè äëÿ âñåõ òð¼õ ñåðèé, îòëîæèâ ïîîñè X âåëè÷èíó B 2 , à ïî îñè Y (U − U0 )/U0 .3.
Ïî íàêëîíó ïðÿìîëèíåéíîãî ó÷àñòêà ãðàèêà äëÿ äèñêà Êîðáèíî ðàññ÷èòàéòå ñ ïîìîùüþ îðìóë (3.33) è (3.34) ïîäâèæíîñòü íîñèòåëåé.4. Âû÷èñëèâ ñîïðîòèâëåíèå äèñêà â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è çíàÿãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû îáðàçöà, ðàññ÷èòàéòå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèåìàòåðèàëà îáðàçöà ρ0 ïî îðìóëå (3.35).138Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêàÑ ïîìîùüþ îðìóëû (3.20) íàéäèòå êîíöåíòðàöèþ íîñèòåëåé òîêà.5. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè è ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû ñ òàáëè÷íûìè.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. Èññëåäóéòå óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ïðÿìîóãîëüíîé ïëàñòèíêå.Çàâèñèò ëè ñîïðîòèâëåíèå ïëàñòèíêè îò èíäóêöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ?2. Ïîÿñíèòå êà÷åñòâåííî (áåç îðìóë), ïî÷åìó ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöà çàâèñèò îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ.ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛÎáùèé êóðñ èçèêè. Ò.
III. Ýëåêòðè÷åñòâî Ì.: Íàóêà,1. Ñèâóõèí Ä.Â.1983. 98, 100.2. Ïàðñåëë Ý. Ýëåêòðè÷åñòâî è ìàãíåòèçì. Ì.: Íàóêà, 1983. ë. 4, 46;ë. 6, 9 (Áåðêëååâñêèé êóðñ èçèêè. Ò. II).ÌÈËËÈÂÅÁÅÌÅÒÀ. Óñòðîéñòâî è ïðèíöèï äåéñòâèÿÌèëëèâåáåðìåòð (ëþêñìåòð) ñëóæèò äëÿ èçìåðåíèÿ ïîñòîÿííîãîâî âðåìåíè ìàãíèòíîãî ïîòîêà. Ýòî ïðèáîð ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêîé ñèñòåìû, ðàáîòàþùèé â áàëëèñòè÷åñêîì ðåæèìå: ðàìêà ñ òîêîì âðàùàåòñÿ â ïîëå ïîñòîÿííîãî ìàãíèòà; îòêëîíåíèå ðàìêè ïðîïîðöèîíàëüíîçàðÿäó, åñëè ÷åðåç íå¼ ïðîïóñêàåòñÿ êîðîòêèé èìïóëüñ òîêà.
Îò îáû÷íûõ ãàëüâàíîìåòðîâ ïîñòîÿííîãî òîêà ìèëëèâåáåðìåòð îòëè÷àåòñÿ òåì,÷òî íà åãî ðàìêó íå äåéñòâóþò íèêàêèå óïðóãèå ñèëû, ïîýòîìó åãî ïîäâèæíàÿ ÷àñòü íàõîäèòñÿ â áåçðàçëè÷íîì ðàâíîâåñèè. öåïü ðàìêè ïðèáîðà âêëþ÷àåòñÿ íàðóæíàÿϕèçìåðèòåëüíàÿ (ïðîáíàÿ) êàòóøêà. Ïðè èçìåíåíèèj6ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ïðîíèçûâàþùåãî ýòó êàòóøêó,`â íåé âîçíèêàåò ÝÄÑ èíäóêöèè, è ïî öåïè ðàì6io p 71êè òå÷¼ò èíäóêöèîííûé òîê. Ïðè ýòîì îòêëîíå1` iíèå ðàìêè, íåçàâèñèìî îò å¼ íà÷àëüíîãî ïîëîæå7 6Iíèÿ, ïðîïîðöèîíàëüíî èçìåíåíèþ ìàãíèòíîãî ïî∆Φ è ìîæåò ñëóæèòü äëÿ åãî èçìåðåíèÿ.èñ.
M.1. àìêà â ìàã òîêààññìîòðèìðàáîòó ìèëëèâåáåðìåòðà. Óðàâíåíèòíîì ïîëåíèå âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ðàìêè èìååò âèäJ ϕ̈ = M,(M.1)ãäå J ìîìåíò èíåðöèè ðàìêè ìèëëèâåáåðìåòðà, ϕ óãîë å¼ ïîâîðîòà (ðèñ. M.1). Ìîìåíò ñèë M îïðåäåëÿåòñÿ ïóò¼ì óìíîæåíèÿ ñèëûF = IlN B0 , äåéñòâóþùåé íà êàæäóþ èç ïðîäîëüíûõ ñòîðîí ðàìêèàáîòà 3.3.6139(íàïðàâëåííûõ âäîëü îñè âðàùåíèÿ), íà óäâîåííîå ïëå÷î, ò.å.
íà ïîïåðå÷íûé ðàçìåð ðàìêè a, çäåñü I ñèëà òîêà â ðàìêå, l äëèíàïðîäîëüíîé ñòîðîíû, N ÷èñëî âèòêîâ íàìîòàííîãî íà ðàìêó ïðîâîäà, B0 èíäóêöèÿ ïîëÿ ïîñòîÿííîãî ìàãíèòà ìèëëèâåáåðìåòðà. Ïîëåìàãíèòà ðàäèàëüíî, ýòî îáåñïå÷èâàåò ðàâíîìåðíîñòü øêàëû ïðèáîðà.Òàêèì îáðàçîì,J ϕ̈ = ISN B0 ,ãäå S = la ïëîùàäü ðàìêè. Ââåäÿ îáîçíà÷åíèå K = SN B0 , ïîëó÷èìJ ϕ̈ = KI.(M.2)Âû÷èñëèì òåïåðü òîê I . Ýòîò òîê ãåíåðèðóåòñÿ ïîä äåéñòâèåì êàê âíåøíåé ÝÄÑ èíäóêöèè Eê , âîçíèêàþùåé â èçìåðèòåëüíîé êàòóøêå, òàê èâíóòðåííåé Eð , âîçíèêàþùåé â ðàìêå ïðè å¼ äâèæåíèè â ìàãíèòíîìïîëå:RI = Eê + Eð ,(M.3)ãäå R ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå öåïè ðàìêè.Âíåøíÿÿ ÝÄÑ Eê íàâîäèòñÿ â èçìåðèòåëüíîé êàòóøêå ïðè èçìåíåíèè ïðîõîäÿùåãî ñêâîçü íå¼ ìàãíèòíîãî ïîòîêà Φ:Eê = −dΦ,dt(M.4)à Eð âîçíèêàåò â ïðîäîëüíûõ ñòîðîíàõ ðàìêè ïðè èõ äâèæåíèè â ïîëåïîñòîÿííîãî ìàãíèòà ñî ñêîðîñòüþ v = ϕ̇a/2:Eð = −SN B0 ϕ̇ = −K ϕ̇.(M.5)Ïîäñòàâèì (M.3) (M.5) â (M.2), è óðàâíåíèå äâèæåíèÿ ðàìêè ïðèíèìàåò âèä1JRϕ̈ + ϕ̇ = − Φ̇.(M.6)K2KÏðîèíòåãðèðóåì ýòî óðàâíåíèå ïî âðåìåíè:1JR(ϕ˙2 − ϕ˙1 ) + (ϕ2 − ϕ1 ) = − (Φ2 − Φ1 ).K2K(M.7)Äëÿ èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà ñ ïîìîùüþ ìèëëèâåáåðìåòðà ìîæíî:à) âûíåñòè èçìåðèòåëüíóþ êàòóøêó èç îáëàñòè èçìåðÿåìîãî â îáëàñòü íóëåâîãî ïîëÿ;á) îñòàâèâ êàòóøêó â ïîëå íåïîäâèæíîé, îòêëþ÷èòü èçìåðÿåìîå ïîëå.140Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ëþáîì èç ýòèõ âàðèàíòîâ ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ ïîòîêà Φ̇ â íà÷àëåè â êîíöå îïûòà ðàâíà íóëþ.
 íà÷àëå îïûòà ðàìêà ìèëëèâåáåðìåòðàíå äâèæåòñÿ, òàê ÷òî ϕ̇1 = 0. Ïîêàæåì, ÷òî è ϕ̇2 = 0. ñàìîì äåëå, ïðè Φ̇ = 0 â óðàâíåíèè (M.6) ïðîïàäàåò ïðàâàÿ ÷àñòü. îòñóòñòâèå âíåøíèõ ñèë ðàìêà ðàíî èëè ïîçäíî äîëæíà îñòàíîâèòüñÿâñëåäñòâèå äåéñòâèÿ ñèë ýëåêòðîìàãíèòíîãî òîðìîæåíèÿ. Ìîæíî íàéòèçàêîí äâèæåíèÿ ïðè òîðìîæåíèè, ðåøèâ äèåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå(M.6):K2t ,ϕ̇ = ϕ̇(0) exp −(M.8)JRãäå ϕ̇(0) íà÷àëüíàÿ óãëîâàÿ ñêîðîñòü ðàìêè. Ïðè áîëüøèõ t óãëîâàÿñêîðîñòü ϕ̇ îêàçûâàåòñÿ ýêñïîíåíöèàëüíî ìàëà, ò.
å. ϕ̇2 → 0.Ïîäñòàâëÿÿ ϕ̇1 = 0 è ϕ̇2 = 0 â (M.7), íàéä¼ì1ϕ2 − ϕ1 = − (Φ2 − Φ1 ).K(M.9)Òàêèì îáðàçîì, óãîë îòêëîíåíèÿ ðàìêè ìèëëèâåáåðìåòðà ïðîïîðöèîíàëåí èçìåíåíèþ ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ïðîíèçûâàþùåãî èçìåðèòåëüíóþ êàòóøêó. Êîýèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè âûáèðàåòñÿ òàê,÷òî øêàëà ïðèáîðà ãðàäóèðóåòñÿ â ìèëëèâåáåðàõ. àçäåëèâ ïîòîê íàïëîùàäü è ÷èñëî âèòêîâ èçìåðèòåëüíîé (ïðîáíîé) êàòóøêè, ìû îïðåäåëèì èíäóêöèþ B âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.Îáðàòèì âíèìàíèå íà ñòðóêòóðó îðÈçì. êàòóøêàìóëû (M.8). Âðåìÿ t, â òå÷åíèå êîòîðîãîçàòóõàåò äâèæåíèå ðàìêè, äîëæíî áûòü∅ Èçìåðåíèå∅íåáîëüøèì, ò.ê.
ðàìêà íàõîäèòñÿ â áåço3Àððåòèððàçëè÷íîì ðàâíîâåñèè è ñêëîííà äðåéoÊîððåêòîðîâàòü. Ñàìîïðîèçâîëüíîå ïåðåìåùåíèåoñòðåëêè èñêàæàåò ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé.Èç (M.8) âèäíî, ÷òî âðåìÿ óñïîêîåíèÿïðèáîðà ïàäàåò ñ óìåíüøåíèåì R, ïîýòîèñ. M.2. Ñõåìà ïðèáîðàìó ìèëëèâåáåðìåòð ðàáîòàåò ïðàâèëüíî ëèøü ïðè çàìûêàíèè åãî ðàìêè íà äîñòàòî÷íî ìàëîå ñîïðîòèâëåíèå. Äîïóñòèìàÿ âåëè÷èíà ñîïðîòèâëåíèÿèçìåðèòåëüíîé êàòóøêè óêàçàíà íà ïðèáîðå.Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ìèëëèâåáåðìåòðà èçîáðàæåíà íà ðèñ. M.2.Òàê êàê ïðèáîð íå èìååò ïðîòèâîäåéñòâóþùåãî ìåõàíè÷åñêîãî ìîìåíòà, ñòðåëêà åãî ïîñëå èçìåðåíèÿ íå âîçâðàùàåòñÿ ê íà÷àëüíîìó ïîëîæåíèþ.
Äëÿ óñòàíîâêè ñòðåëêè íà íóæíóþ îòìåòêó ñëóæèò ýëåêòðîìàãíèòíûé êîððåêòîð âòîðàÿ ìàãíèòíàÿ ñèñòåìà, ñîñòîÿùàÿ èç ïîñòîÿííîãî ìàãíèòà è ñåðäå÷íèêà ñ îáìîòêîé. Êîãäà ðó÷êà ïåðåêëþ÷àòåëÿàáîòà 3.3.6141íàõîäèòñÿ â ïîëîæåíèè ¾Êîððåêòîð¿, îáìîòêà êîððåêòîðà çàìêíóòà íàðàìêó ïðèáîðà, â êîòîðîé â ìîìåíò ïîâîðîòà ðó÷êè êîððåêòîðà (âñëåäñòâèå ïåðåñå÷åíèÿ ñèëîâûõ ëèíèé ìàãíèòà êîððåêòîðà) âîçíèêàåò òîê.Èçìåíÿÿ íàïðàâëåíèå è óãîë ïîâîðîòà ðó÷êè êîððåêòîðà, ìîæíî óñòàíîâèòü ñòðåëêó ïðèáîðà íà ëþáîì äåëåíèè øêàëû.Ïðè ïîëîæåíèè ðó÷êè ïåðåêëþ÷àòåëÿ íà îòìåòêå ¾Àððåòèð¿ ðàìêàïðèáîðà çàìêíóòà íàêîðîòêî, è ïîäâèæíàÿ ñèñòåìà ïðèáîðà íàõîäèòñÿâ ñèëüíî óñïîêîåííîì ðåæèìå. ïîëîæåíèè ¾Èçìåðåíèå¿ ïðèáîð ãîòîâ ê ðàáîòå.Á. Ïðàâèëà ðàáîòûI. Îáùèå óêàçàíèÿ1. Äëÿ èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà ïîäêëþ÷¼ííàÿ ê ïðèáîðó èçìåðèòåëüíàÿ êàòóøêà ïîìåùàåòñÿ â ìàãíèòíîå ïîëå ïåðïåíäèêóëÿðíî åìó.2. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ïîãðåøíîñòè îò ïàðàëàêñà îòñ÷¼ò ïîêàçàíèé ñëåäóåòïðîâîäèòü òàê, ÷òîáû èçîáðàæåíèå ñòðåëêè â çåðêàëå øêàëû ñîâïàäàëîñ ñàìîé ñòðåëêîé.II.
Èçìåðåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà1. Ïîñòàâüòå ïåðåêëþ÷àòåëü â ïîëîæåíèå ¾Êîððåêòîð¿ è ïîâîðîòîì ðóêîÿòêè êîððåêòîðà óñòàíîâèòå íà÷àëüíîå ïîëîæåíèå ñòðåëêè, óäîáíîåäëÿ èçìåðåíèé.Åñëè ðó÷êà êîððåêòîðà äîøëà äî óïîðà, à ñòðåëêà ñìåñòèëàñü íåäîñòàòî÷íî, ïîâåðíèòå ðóêîÿòêó êîððåêòîðà â îáðàòíóþ ñòîðîíó äî óïîðà, à çàòåì ñíîâà ïîâîðà÷èâàéòå å¼, ïîêà ñòðåëêà íå âñòàíåò íà íóæíîåäåëåíèå.2. Ïîñòàâüòå ïåðåêëþ÷àòåëü â ïîëîæåíèå ¾Èçìåðåíèå¿. Çàìåòüòå íà÷àëüíîå ïîëîæåíèå ñòðåëêè (âñÿ øêàëà 10 äåë.
10 mWb).Èçìåíèòå ìàãíèòíûé ïîòîê ñêâîçü êàòóøêó äî íóëÿ è çàìåòüòå íîâîå ïîëîæåíèå ñòðåëêè. àçíîñòü ïîêàçàíèé îïðåäåëÿåò ìàãíèòíûé ïîòîê.Èçìåíÿòü ìàãíèòíûé ïîòîê ðåêîìåíäóåòñÿ îäíèì èç ñïîñîáîâ:à) áûñòðî óäàëÿÿ ïðîáíóþ êàòóøêó èç îáëàñòè äåéñòâèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ðàññòîÿíèå, ãäå ìàãíèòíûé ïîòîê ïðàêòè÷åñêè ðàâåí íóëþ(ðåêîìåíäóåòñÿ);á) âûêëþ÷àÿ ìàãíèòíîå ïîëå, åñëè êàòóøêà çàêðåïëåíà æ¼ñòêî.Íå ðåêîìåíäóåòñÿ ïåðåïîëþñîâûâàòü ìàãíèò äëÿ èçìåðåíèé ïîëÿ,ò. ê. ïðè ýòîì ÷àñòî ëîìàþòñÿ ïåðåêëþ÷àòåëè.Âåëè÷èíà SN , íåîáõîäèìàÿ äëÿ ðàñ÷¼òà èíäóêöèè ïîëÿ, óêàçàíà íàïðîáíîé êàòóøêå.142Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà3. Ïî îêîí÷àíèè ðàáîòû ñëåäóåò çààððåòèðîâàòü ïðèáîð ïîñòàâèòüïåðåêëþ÷àòåëü â ïîëîæåíèå ¾Àððåòèð¿.4.
Íå ðåæå îäíîãî ðàçà â ìåñÿö ðåêîìåíäóåòñÿ ïðîâåðÿòü ñîñòîÿíèå ïðèáîðîâ ïî îáðàçöîâîìó ïðèáîðó.Îäèí ðàç â äâà ãîäà, à òàêæå ïîñëå êàæäîãî ðåìîíòà, ïðèáîðû äîëæíû ïðîâåðÿòüñÿ â ìåñòíîì îòäåëåíèè Êîìèòåòà ñòàíäàðòîâ, ìåð è èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ.àçäåë IVÌÀÍÈÒÍÛÅ ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÂÅÙÅÑÒÂÀ1. Äèà- è ïàðàìàãíåòèêèÎäíîé èç îñíîâíûõ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê âåùåñòâ, êîòîðàÿ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïèñàíèÿ èõ ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ, ÿâëÿåòñÿ âåêòîð íàìàãíè÷åííîñòè M ñóììàðíûé ìàãíèòíûé ìîìåíò åäèíè÷íîãîîáú¼ìà âåùåñòâà.
 ðÿäå âåùåñòâ ìåæäó íàìàãíè÷åííîñòüþ M è íàïðÿæ¼ííîñòüþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ H èìååò ìåñòî ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü:M = χH,(4.1)ãäå ñêàëÿðíàÿ âåëè÷èíà χ ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü åäèíè÷íîãîîáú¼ìà âåùåñòâà. Âåùåñòâà ñ îòðèöàòåëüíîé ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòüþ (χ < 0) íàçûâàþò äèàìàãíåòèêàìè, à âåùåñòâà ñ χ > 0 ïðèíàäëåæàò ê êëàññó ïàðàìàãíåòèêîâ.Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà òâ¼ðäûõ òåë îïðåäåëÿþòñÿ ïîâåäåíèåì ýëåêòðîíîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ àòîìîâ è ìîëåêóë, èç êîòîðûõ ñîñòîÿò ýòè òåëà. Äâèæåíèå àòîìíûõ ýëåêòðîíîâ ìîæåò áûòü êîëè÷åñòâåííî îïèñàíîòîëüêî ñ ïîìîùüþ êâàíòîâîé ìåõàíèêè, õîòÿ ðÿä ïðàâèëüíûõ âûâîäîâìîæåò áûòü ñäåëàí íà îñíîâå êëàññè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé.Ïðè âíåñåíèè ëþáîãî òåëà â ìàãíèòíîå ïîëå â ýëåêòðîííîé îáîëî÷êå êàæäîãî åãî àòîìà â ñèëó çàêîíà ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèèâîçíèêàþò èíäóöèðîâàííûå òîêè, ò.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
