ссылка для скачивания doc. файла ЛР №56

Контрольные вопросы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 56
1. Что называется вектором намагничивания магнетика и как он связан с
индукцией магнитного поля?
2. Какой механизм намагничивания парамагнетика и чем он отличается от
механизма намагничивания диамагнетика?
3. Что называется магнитной восприимчивостью?
4. Запишите связь между магнитной восприимчивостью парамагнетика и его
магнитной проницаемостью.
5. Что характеризует градиент напряженности магнитного поля?
6. С какой целью полюса магнита сделаны конусной формы?
7. С какой целью вглубь соленоида вставляется железный сердечник?
8. Как зависит индукция магнитного поля от силы тока в обмотке магнита?
9. Что такое магнитное поле? Единицы его измерения.
10. Зависит ли магнитная восприимчивость парамагнетика от температуры и
как?
11. Какие силы действуют на парамагнитную жидкость, которая находится в
магнитном поле?
12. Какое магнитное поле называется неоднородным? Как его изобразить
графически?
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ РАСТВОРА
ХЛОРНОГО ЖЕЛЕЗА В ВОДЕ
Фамилия И.О. _____________
Группа ______
Дата ______
Введение
Намагничивание магнетика характеризуется магнитным моментом
единицы объема. Эту величину называют вектором намагничения j.
Для элементарного объема dV магнетика вектор намагничения выразится
соотношением:
j
dPm
dv
(1)
где dРm – магнитный момент элемента объема магнетика.
Как показывает эксперимент, вектор намагничения
напряженностью магнитного поля в той же точке соотношения:
связан
с
jН
(2)
где χ – магнитная восприимчивость вещества.
В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости все
магнетики подразделяются на три группы: диа-, пара- и ферромагнетики.
Раствор хлорного железа в воде относится к парамагнитным веществам.
Используя силовое действие неоднородного магнитного поля на
парамагнитную жидкость, определим ее магнитную восприимчивость.
Подобно тому, как на замкнутый контур с током на парамагнитную
жидкость, налитую в стеклянную трубку сечением S и высотой dℓ,
помещенную в неоднородное магнитное поле, действует сила:
F  Pm     0
dH
dl
(3)
где Рm – магнитный момент тока (для элементарного объема жидкости
dPm);
μ0 – магнитная постоянная;
μ – магнитная проницаемость среды;
dН/dℓ - градиент напряженности магнитного поля.
Из соотношений (1) и (2) следует, что
dPmж = j ·dv = j ·S ·dℓ = H ·χ ·S· dℓ
Подставляя значение dPmж в уравнение (3) получим формулу для
определения силы, действующей на элемент жидкости, помещенной в
неоднородное магнитное поле
dF     0    S  H  dH
(4)

На конечный объем парамагнитной жидкости будет действовать сила:
Н
H2
F     0    S  Н dH     0    S 
2
0
(5)
получим
Описание установки и теория метода измерений
Для образования неоднородного магнитного поля используется
электромагнит, полюсные наконечники которого имеют форму усеченных
конусов. Обмотки электромагнита подключаются к источнику постоянного
напряжения электрической схемы, изображенной на рис. 1
Между полюсами электромагнита помещается одно колено U-образной
стеклянной трубки, в которую налит раствор хлорного железа. При включении
поля уровень раствора в этом колене повышается на некоторую высоту h.
Изменение уровня раствора будет происходить до тех пор, пока сила F не
уравновесится весом столба раствора высотою h. В этом случае будет
выполняться условие
  0   
H2
  g h
2
где ρ – плотность раствора хлорного железа;
g – ускорение силы тяжести.
С помощью условия (6) можно определить магнитную восприимчивость:
(6)
(7)
μ – для парамагнетиков можно принять равной единице.
Заменяя
Н
Н – максимальное значение напряженности поля.
Сила F положительна, то есть направлена в сторону возрастания Н.
2 gh
0 H 2

ρ = 1,3·10³ кг/м³;
g = 9,8 м/с2;
μ0 = 4π·10-7 Гн/м.
В
0
2 gh 0
B2
(8)
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с установкой, собранной согласно рис. 1
2. С помощью винта подъемного механизма (не изображенного на
рисунке), установить колено U-образной трубки так, чтобы уровень раствора
хлорного железа был на середине между полюсными наконечниками (см.
отметку). Записать показание на шкале.
3. Включить электрическую цепь. С помощью реостата R установить ток,
порядка 1 ампера. В колене U-образной трубки произойдет изменение уровня
раствора. Записать повторное показание на шкале. Разность показаний
определяет высоту стола жидкости h, весом которого уравновешивается сила
F.
4. Величину магнитной индукции В определить из графика В = f (I),
приведенного на панели установки. Значение ρ указано на рабочем столе.
5. Провести опыт три раза при разных значениях тока. В конце каждого
измерения необходимо выключить цепь электромагнита.
6. По данным измерений вычислить магнитную восприимчивость
хлорного железа χ.
№ п/п
1.
2.
3.
I, А
В, Тл
h, м
χ