Электричество и магнетизм изучение свойств ферромагнетиков (стр. 12 из 14)

где

и масштабные коэффициенты (5.14) и (5.15).

Расчёт погрешностей

Расчет погрешности определения величин остаточной индукции и коэрцитивной силы находятся как приборные погрешности косвенных изменений с учетом рабочих формул:

и ,

где

масштабный коэффициент по вертикальной оси.

Так как

, , то

,

где

- погрешность определения амплитуды осциллографом в нормальных условиях эксплуатации.

Аналогично на основании () получим:

,

Вопросы для самопроверки

Что такое магнитный момент атома?

Объясните намагничивание диамагнетиков.

Объясните намагничивание парамагнетиков.

Что называется напряженностью магнитного поля?

Что такое магнитная восприимчивость и проницаемость магнетика и как магнетики классифицируются

В чем состоит явление магнитного гистерезиса у ферромагнетиков по величине магнитной проницаемости и восприимчивости? и как оно объясняется с помощью теории доменов? Опишите методику эксперимента.

Как по построенному чертежу петли гистерезиса определить остаточную индукцию, коэрцитивную силу и потери на перемагничивание?

Как рассчитываются погрешности эксперимента?

Лабораторная работа 5.

Электростатическое поле

Цель работы: изучение основных свойств и характеристик электростатического поля и метода его моделирования; построение силовых линий и эквипотенциалей плоского поля в заданной системе электродов; изучение взаимосвязи между потенциалом и напряженностью; экспериментальное определение ёмкости системы электродов и распределения поля между ними.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

Электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле и через поле осуществляет взаимодействие с другими зарядами. Между зарядами действуют кулоновские силы величина и направление которых зависит от формы и размеров наэлектризованных тел и характера распределения зарядов на них. Для точечных электрических зарядов кулоновская сила взаимодействия имеет вид:

, (1.1)

=10 /36p Ф/м - диэлектрическая постоянная, - единичный вектор направления. В каждой точке пространства электрическое поле характеризуется напряженностью Е и потенциалом.

Напряженностью электростатического поля в данной точке называется векторная величина, численно равная отношению силы, действующей в данной точке на пробный заряд (т.е. точечный заряд достаточно малый, чтобы не искажать исследуемое поле) к величине этого заряда;

, (1.2)

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд

Напряженность поля является силовой характеристикой электростатического поля. Единица измерения напряженности вольт на метр (В/м)

Линией напряженности (силовой линией) является кривая, касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором Е. Силовые линии электростатического поля начинаются и заканчиваются на зарядах или на бесконечности. С помощью линий напряженности удобно изображать поле графически. В расположении и форме этих линий сказывается все особенности данного поля.

Потенциалом поля в данной точке называется скалярная величина, численно равная отношению потенциальной энергии пробного заряда в указанной точке к величине этого заряда

, (1.3)

За единицу потенциала принят один вольт (В=1Дж/Кл)

Точки постоянного потенциала образуют в пространстве эквипотенциальные поверхности.

Эквипотенциальные поверхности в однородной среде всегда перпендикулярны силовым линиям. Связь между потенциалом и напряженностью задается в виде:

, (1.4)

где

- орты декартовой системы координат,

, ,

т.е. каждая декартовая составляющая вектора Е численно равна изменению потенциала на единицу длины, отсчитанному в направлении, перпендикулярном эквипотенциальной поверхности, и направлена в сторону убывания потенциала.

Выражение (1.4) называется градиентом потенциала и обозначается кратко

.

В силу потенциальности электростатического поля работа по перемещению заряда не зависит от формы пути, а определяется только положением начальной и конечной точки траектории.

В электростатическом поле выполняется принцип суперпозиции полей

Пример: точечный заряд

Рис.1.1

(1.5), (1.6)

Сообщенный проводнику заряд

распределяется на его поверхности таким образом чтобы напряженность поля внутри проводника равнялась нулю. Потенциал уединенного проводника пропорционален величине заряда

, (1.7)

Величина

называется электрической емкостью проводника. При приближении к проводнику других проводников на них появляются наведенные заряды (это явление называется электростатической индукцией) и потенциал уменьшается, емкость возрастает. Система проводников называется конденсатором, собственно проводники - обкладками.

Величина емкости конденсатора зависит от разности потенциалов между обкладками:

, (1.8)

и определяется формой, размером обкладок и расстоянием между ними.

Примеры

а) Плоский конденсатор. Поле однородно без учета краевых эффектов при d<<a,h

,

, , (1.9)

б) Распределение поля вдоль оси ОХ

, (1.10)