Читать онлайн «Энергия магнитного поля: метод. указания к выполнению лабораторной работы по курсу общей физики»

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана И. Н. Фетисов ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Методические указания к выполнению лабораторной работы Э-61 по курсу общей физики Под редакцией А. В. Семиколенова Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2012 УДК 538. 6 ББК 22. 334 Ф45 Р е ц е н з е н т Е. К. Кузьмина Фетисов И. Н. Ф45 Энергия магнитного поля : метод. указания к выполне- нию лабораторной работы Э-61 по курсу общей физики / И. Н. Фетисов ; под ред. А. В. Семиколенова. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. — 31, [5] с. : ил. Рассмотрены основные законы магнитного поля и элек- тромагнитной индукции. Изложены методики измерения энергии магнитного поля с помощью калориметра. Дано опи- сание лабораторной установки. Приведен порядок выполне- ния работы. Для студентов 2-го курса всех специальностей МГТУ им. Н. Э. Баумана. Рекомендовано учебно-методической комиссией НУК ФН. УДК 538. 6 ББК 22. 334 © МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012 2  ВВЕДЕНИЕ Электромагнитное поле — особая форма материи, посред- ством которой осуществляется взаимодействие между движущи- мися электрически заряженными частицами. Электромагнитное поле имеет две переменные составляющие — электрическое поле и магнитное поле, взаимно превращающиеся друг в друга. Полное описание электрических и магнитных полей в их взаимосвязи да- ют уравнения Максвелла [1—3]. Электрическое и магнитное поля существуют раздельно в виде постоянных полей. Источниками постоянного магнитного поля являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные частицы. Природа этих источников еди- на: магнитное поле возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию собственного (так называемого спинового) магнитного момента у элементарных частиц. Цель работы — ознакомление с магнитным полем и электро- магнитной индукцией, изучение энергии магнитного поля катушки индуктивности с помощью калориметра. 3  ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. Силовое действие электромагнитного поля Основными характеристиками электрического и магнитного полей являются напряженность электрического поля E и магнит- ная индукция B, которые определяются через силы, действующие на точечный положительный электрический заряд q, находящийся в данной точке поля: Fэ = qE; Fм = q [ v, B ]. (1) В отличие от электрического поля в магнитном поле сила дей- ствует только на движущийся заряд (v — вектор скорости части- цы). Модуль магнитной силы Fм = qvB sin α, где α — угол между векторами v и B.