Читать онлайн «Магнитное поле»

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана И. Н. Фетисов МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Методические указания к лабораторной работе Э-62 по курсу общей физики Под редакцией В. Н. Аникеева Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2010 УДК 538. 6 ББК 22. 334 Ф45 Рецензент Е. К. Кузьмина Фетисов И. Н. Ф45 Магнитное поле : методические указания к лабораторной ра- боте Э-62 по курсу общей физики / И. Н. Фетисов ; под ред. В. Н. Аникеева. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. – 22, [2] с. : ил. Рассмотрены основные законы магнитного поля и электромагнит- ной индукции. Дано описание лабораторной установки. Изложена методика измерения магнитного поля двумя способами: путем изме- рения силы Ампера и с помощью баллистического гальванометра. Для студентов 2-го курса всех специальностей МГТУ им. Н. Э. Бау- мана. Рекомендовано учебно-методической комиссией НУК ФН. УДК 538. 6 ББК 22. 334 c МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010  ВВЕДЕНИЕ Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды, а также на тела, обладающие магнитным моментом. Источниками магнитного поля являются намагничен- ные тела, проводники с током и движущиеся электрически заря- женные частицы. Природа этих источников едина: магнитное поле возникает в результате движения заряженных микрочастиц (элек- тронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у элементар- ных частиц собственного (так называемого спинового) магнитного момента. Переменное магнитное поле возникает также при изменении во времени электрического поля. В свою очередь, при изменении во времени магнитного поля возникает электрическое вихревое поле. Полное описание электрических и магнитных полей в их взаимосвязи дают уравнения Максвелла [1—3]. Цель работы — ознакомление с магнитным полем и электромаг- нитной индукцией; в экспериментальной части — изучение закона Ампера и измерение магнитной индукции двумя методами. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. Силовое действие магнитного поля. Магнитная индукция Силы, действующие на заряд. Основными характеристиками электрического и магнитного полей служат напряженность элек- трического поля E и магнитная индукция B, которые определя- ются через силы, действующие на точечный положительный элек- трический заряд q, находящийся в данной точке поля: Fэ = qE; (1) Fм = q[vB]. (2) В отличие от электрического поля, в магнитном поле сила дей- ствует только на движущийся заряд (v — скорость частицы). (В работе векторы набраны полужирным шрифтом. ) Модуль магнит- ной силы равен Fм = qvB sin α, где α — угол между векторами v и B. Вектор Fм перпендикулярен плоскости, образованной вектора- ми v и B, а направление силы для положительного заряда задается правилом правого винта или левой руки (рис. 1); для отрицатель- ного заряда направление силы — противоположное.