इलेक्ट्रोमैनेटिज्म टीएसटीयू पब्लिशिंग हाउस ♦ रूसी संघ के शिक्षा मंत्रालय टैम्बोव स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी इलेक्ट्रोमैनेटिज्म प्रयोगशाला का काम ताम्बोव टीएसटीयू पब्लिशिंग हाउस 2002 एम। सेवलीव, यू। पी। ल्याशेंको, वी। ए। शिशिन, वी। दास। / ए। एम। सेवलीव, यू। पी। ल्याशेंको, वी। ए। शिशिन, वी। आई। बारसुकोव। तंबोव। पब्लिशिंग हाउस टैम्ब। राज्य तकनीक। अन-टा, 2002. 28 पी। सामान्य भौतिकी "विद्युत चुंबकत्व" के पाठ्यक्रम के खंड पर तीन प्रयोगशाला कार्यों के प्रदर्शन में प्रयुक्त प्रयोगशाला सुविधाओं के दिशानिर्देश और विवरण प्रस्तुत किए गए हैं। प्रत्येक कार्य में, प्रयोगात्मक रूप से उत्पन्न समस्याओं को हल करने के लिए संबंधित विधियों का सैद्धांतिक औचित्य, साथ ही प्राप्त परिणामों को संसाधित करने के लिए एक पद्धति दी जाती है। प्रयोगशाला का काम सभी विशिष्टताओं और इंजीनियरिंग शिक्षा के रूपों के प्रथम-द्वितीय वर्ष के छात्रों के लिए है। UDC 535.338 (076.5) BBK 36Я73-5 © टैम्बोव स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी (TSTU), 2002 शैक्षिक प्रकाशन ELECTROMAGNETISM प्रयोगशाला का काम अलेक्जेंडर मिखाइलोविच सेवलीव, यूरी पेट्रोविच लिआशेंको, वालेरी अनातोलियेविच शिशिन, व्लादिमीर इवानोविच बारसुकोव संपादक और तकनीकी संपादक एम। ए। कंप्यूटर ईव प्रोटोटाइप द्वारा संकलित एम. ए. एफ इलातोवा द्वारा 16.09.02 को प्रकाशन के लिए हस्ताक्षर किए गए। प्रारूप 60×84/16। टाइम्स एनआर हेडसेट। अखबारी कागज। ऑफसेट प्रिंटिंग। वॉल्यूम: 1.63 अरब। तंदूर एल.; 2.00 एड. एल संचलन 100 प्रतियां। सी 565M तांबोव राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय का प्रकाशन और मुद्रण केंद्र 392000, ताम्बोव, सेंट। सोवेत्सकाया, 106, के. 14 नियंत्रण प्रश्न 1 प्रेरण और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की अवधारणाओं का भौतिक अर्थ। 2 बायोट-सावर्ट-लाप्लास नियम को लिखिए और वृत्ताकार धारावाही कुण्डली के अक्ष पर दिष्ट धारा क्षेत्र तथा क्षेत्र की गणना में इसके अनुप्रयोग को दिखाइए। 3 परिमित लंबाई के एक परिनालिका के क्षेत्र के लिए गणना सूत्र प्राप्त करें। 4 चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर के संचलन पर प्रमेय का भौतिक अर्थ और एक असीम रूप से लंबी परिनालिका के क्षेत्र की गणना करने के लिए इसके अनुप्रयोग की व्याख्या करें। 5 संचालन के सिद्धांत, स्थापना योजना और माप तकनीक की व्याख्या करें। 6 परिनालिका की धुरी के अनुदिश क्षेत्र का वितरण उसकी लंबाई और व्यास के अनुपात के आधार पर कैसे बदलेगा? अनुशंसित रीडिंग की सूची 1 सेवलीव IV सामान्य भौतिकी का पाठ्यक्रम। टी। 2. एम।, 1982। 2 डेटलाफ ए। ए।, यावोर्स्की बी। एम। भौतिकी का कोर्स। एम।, 1987. 3 अखमतोव ए। एस एट अल भौतिकी में प्रयोगशाला अभ्यास। एम।, 1980। 4 इरोडोव IE विद्युत चुंबकत्व के मूल नियम। एम .: हायर स्कूल, 1983। प्रयोगशाला कार्य "मैग्नेट्रॉन विधि द्वारा" एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट प्रभार का निर्धारण कार्य का उद्देश्य: परस्पर लंबवत विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र बनाने की विधि से परिचित होना, में इलेक्ट्रॉनों की गति ऐसे पार किए गए खेत। एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश के परिमाण को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करें। उपकरण और सहायक उपकरण: इलेक्ट्रॉनिक लैंप 6E5S, सोलनॉइड, बिजली की आपूर्ति VUP-2M, मिलीमीटर, एमीटर, वोल्टमीटर, पोटेंशियोमीटर, कनेक्टिंग वायर। दिशानिर्देश एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश को निर्धारित करने के लिए प्रायोगिक विधियों में से एक (इलेक्ट्रॉन आवेश का उसके द्रव्यमान ई / मी का अनुपात) परस्पर लंबवत चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में आवेशित कणों की गति के अध्ययन के परिणामों पर आधारित है। इस मामले में, गति का प्रक्षेपवक्र कण के आवेश और उसके द्रव्यमान के अनुपात पर निर्भर करता है। काम में उपयोग की जाने वाली विधि का नाम इस तथ्य के कारण है कि समान विन्यास के चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनों का एक समान आंदोलन मैग्नेट्रोन में किया जाता है - अल्ट्राहाई आवृत्ति के शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय दोलनों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण। इस विधि की व्याख्या करने वाली मुख्य नियमितताओं को सरलता के लिए विचार करके प्रकट किया जा सकता है, एक इलेक्ट्रॉन की गति v गति से एक समान चुंबकीय क्षेत्र में उड़ती है, जिसका प्रेरण वेक्टर गति की दिशा के लंबवत है। जैसा कि ज्ञात है, इस मामले में, अधिकतम लोरेंत्ज़ बल Fl = evB इलेक्ट्रॉन पर कार्य करता है जब यह चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, जो इलेक्ट्रॉन वेग के लंबवत होता है और इसलिए, एक अभिकेन्द्रीय बल होता है। इस स्थिति में, इस तरह के बल की क्रिया के तहत एक इलेक्ट्रॉन की गति एक वृत्त के साथ होती है, जिसकी त्रिज्या इस स्थिति से निर्धारित होती है: mv 2 evB =, (1) r जहाँ e, m, v आवेश हैं, क्रमशः इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान और गति; बी चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण का मूल्य है; r वृत्त की त्रिज्या है। या एमवी आर =। (2) eB यह संबंध (2) से देखा जा सकता है कि इलेक्ट्रॉन गति प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण में वृद्धि के साथ घट जाएगी और इसके वेग की वृद्धि के साथ बढ़ेगी। विशिष्ट आवेश के मान को (1) से व्यक्त करने पर हमें प्राप्त होता है: e v = . (3) m rB से (3) यह इस प्रकार है कि अनुपात e / m निर्धारित करने के लिए, इलेक्ट्रॉन गति v की गति, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण В का मान और इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या जानना आवश्यक है आर। व्यवहार में, इलेक्ट्रॉनों की ऐसी गति का अनुकरण करने और संकेतित मापदंडों को निर्धारित करने के लिए, एक निम्नानुसार आगे बढ़ता है। गति की एक निश्चित दिशा वाले इलेक्ट्रॉनों को दो-इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉन ट्यूब का उपयोग करके एक सिलेंडर के रूप में बने एनोड के साथ प्राप्त किया जाता है, जिसके अक्ष के साथ एक फिलामेंटस कैथोड स्थित होता है। जब एनोड और कैथोड के बीच कुंडलाकार स्थान में एक संभावित अंतर (एनोड वोल्टेज यूए) लागू किया जाता है, तो एक रेडियल रूप से निर्देशित विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, जिसके प्रभाव में थर्मिओनिक उत्सर्जन के कारण कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन रेक्टिलाइनियर रूप से गति करेंगे एनोड त्रिज्या और एनोड सर्किट में शामिल मिलीमीटर, एनोड करंट Ia का एक निश्चित मान दिखाएगा। विद्युत के लंबवत, और इसलिए इलेक्ट्रॉनों की गति, एक समान चुंबकीय क्षेत्र को सोलनॉइड के मध्य भाग में लैंप रखकर प्राप्त किया जाता है ताकि सोलनॉइड की धुरी बेलनाकार एनोड की धुरी के समानांतर हो। इस मामले में, जब करंट आईसी को सोलनॉइड वाइंडिंग से गुजारा जाता है, तो एनोड और कैथोड के बीच कुंडलाकार स्थान में उत्पन्न होने वाला चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के रेक्टिलिनियर प्रक्षेपवक्र को मोड़ देता है। जैसे-जैसे परिनालिका धारा आईसी बढ़ती है और, परिणामस्वरूप, चुंबकीय प्रेरण बी का परिमाण, इलेक्ट्रॉन के प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या कम हो जाएगी। हालांकि, चुंबकीय प्रेरण बी के कम मूल्यों पर, सभी इलेक्ट्रॉन जो पहले एनोड (बी = 0 पर) तक पहुंच गए थे, वे अभी भी एनोड पर गिरेंगे, और मिलीमीटर एनोड वर्तमान आईए (छवि 1) के निरंतर मूल्य को रिकॉर्ड करेगा। 1) । चुंबकीय प्रेरण (बीसीआर) के कुछ तथाकथित महत्वपूर्ण मूल्य पर, इलेक्ट्रॉनों को प्रक्षेपवक्र के साथ बेलनाकार एनोड की आंतरिक सतह पर ले जाया जाएगा, यानी। पहले से ही एनोड तक पहुंचना बंद कर देता है, जिससे एनोड करंट में तेज कमी आती है और बी> के मूल्यों पर इसकी पूर्ण समाप्ति होती है< Bкр В = Bкр В > बीसीआर बी ए सी अंजीर। 1. एक इलेक्ट्रॉन के आदर्श (ए) और वास्तविक (बी) निर्वहन विशेषताओं में विद्युत क्षेत्र की ताकतों द्वारा इसे दिए गए त्वरण के कारण लगातार बदल रहे हैं। इसलिए, इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की सटीक गणना बल्कि जटिल है। हालांकि, जब एनोड त्रिज्या आरए कैथोड त्रिज्या (आरए >> आरके) से काफी बड़ा होता है, तो यह माना जाता है कि विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉन वेग में मुख्य वृद्धि कैथोड के नजदीक क्षेत्र में होती है, जहां विद्युत क्षेत्र की ताकत अधिकतम है, और इसलिए इलेक्ट्रॉनों को दिया गया सबसे बड़ा त्वरण है। इलेक्ट्रॉन का आगे का मार्ग लगभग स्थिर गति से गुजरेगा, और उसका प्रक्षेपवक्र एक वृत्त के करीब होगा। इस संबंध में, चुंबकीय प्रेरण Bcr के एक महत्वपूर्ण मूल्य पर, इलेक्ट्रॉन गति प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या को स्थापना में उपयोग किए गए लैंप के आधे एनोड त्रिज्या के बराबर दूरी के रूप में लिया जाता है, अर्थात। आरए आरकेआर =। (4) 2 एक इलेक्ट्रॉन की गति इस शर्त से निर्धारित होती है कि उसकी गतिज ऊर्जा इस ऊर्जा को संचार करने के लिए विद्युत क्षेत्र द्वारा खर्च किए गए कार्य के बराबर है mv 2 = eU a , (5) 2 जहां यूए संभावित अंतर है दीपक के एनोड और कैथोड के बीच। (5) से वेग के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के महत्वपूर्ण मूल्य पर (4) से (4) से (3) में आरकेआर की त्रिज्या, हमें फॉर्म में अनुपात ई / एम के लिए अभिव्यक्ति मिलती है। : ई 8यू = 2 ए2। (6) एम आरए बीसीआर कैथोड त्रिज्या (आरसी) को ध्यान में रखते हुए एक बेहतर गणना एक इलेक्ट्रॉन e 8U a = के विशिष्ट चार्ज को निर्धारित करने के लिए संबंध देती है। (7) m r2 ra 2 Bcr 2 1 − k2 r  a परिमित लंबाई के परिनालिका के लिए, इसके मध्य भाग में क्रांतिक चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के मान की गणना सूत्र द्वारा की जानी चाहिए (8) 4 आर 2 + एल 2 जहां एन सोलेनोइड के घुमावों की संख्या है; L, R परिनालिका की त्रिज्या की लंबाई और औसत मान हैं; (आईसी) करोड़ चुंबकीय प्रेरण के महत्वपूर्ण मूल्य के अनुरूप परिनालिका धारा है। Bcr को (7) में प्रतिस्थापित करने पर हम विशिष्ट आवेश 8U a (4 R 2 + L2) e = के लिए अंतिम व्यंजक प्राप्त करते हैं। (9) 2 2 आरके 2 एम µ 0 आरए (आई सी) सीआर एन 1 − 2 2 आर  ए ई। सोलनॉइड करंट Iа = ƒ (Ic) पर एनोड करंट की निर्भरता। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, आदर्श दोष विशेषता (छवि 1, ए) के विपरीत, वास्तविक विशेषता में कम खड़ी गिरने वाला हिस्सा होता है (चित्र 1, बी)। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न प्रारंभिक वेगों के साथ गर्म कैथोड द्वारा उत्सर्जित किया जाता है। थर्मल उत्सर्जन के दौरान इलेक्ट्रॉनों का वेग वितरण मैक्सवेल के गैस में अणुओं के वेग वितरण के प्रसिद्ध कानून के करीब है। इस संबंध में, विभिन्न इलेक्ट्रॉनों के लिए महत्वपूर्ण स्थितियां सोलनॉइड करंट के विभिन्न मूल्यों पर पहुंचती हैं, जिससे वक्र Iа = (Ic) का चौरसाई हो जाता है। चूंकि, मैक्सवेल वितरण के अनुसार, कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के अधिकांश प्रवाह में एक निश्चित कैथोड तापमान के लिए संभावित एक के करीब प्रारंभिक वेग होता है, रीसेट विशेषता में सबसे तेज गिरावट तब देखी जाती है जब सोलनॉइड करंट महत्वपूर्ण तक पहुंच जाता है। इलेक्ट्रॉनों के इस विशेष समूह के लिए मूल्य (आईसी) सीआर। इसलिए, क्रिटिकल करंट का मान निर्धारित करने के लिए, ग्राफिकल डिफरेंशियल विधि का उपयोग किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, निर्भरता ∆I a = f (I c) ∆I c को निर्भरता के ग्राफ पर Iа = (Ic) सोलनॉइड करंट के समान मूल्यों पर प्लॉट किया जाता है। Ia सोलनॉइड करंट Ic में संबंधित परिवर्तन के साथ एनोड करंट की वृद्धि है। I a डिस्चार्ज विशेषता Ia = (Ic) (a) और फलन = f (I c) (b) का एक अनुमानित दृश्य अंजीर में दिखाया गया है। 2. सोलनॉइड (Ic)cr की क्रांतिक धारा I c I a का मान, वक्र के अधिकतम के अनुरूप = f (I c) , सूत्र (8) के अनुसार Bcr की गणना करने के लिए लिया जाता है। I c Ia Ia Ic a b (Ic)cr Ic 2. रीसेट (ए) और अंतर (बी) दीपक की विशेषताएं स्थापना का विवरण स्थापना को 6E5C लैंप पर इकट्ठा किया जाता है जिसे आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉनिक संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है। स्थापना विद्युत आरेख अंजीर में मौजूद है। 3. लैंप को VUP-2M रेक्टिफायर से DC करंट के साथ आपूर्ति की जाती है, जहां एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज मान को एक सर्कुलर पोटेंशियोमीटर (नोब 0 के फेस साइड पर) की मदद से नियंत्रित किया जाता है। लैंप कैथोड को एसी वोल्टेज द्वारा गर्म किया जाता है ~ 6.3 V को रेक्टीफायर टर्मिनलों से हटा दिया जाता है। रेक्टीफायर को प्रयोगशाला के बेल्ट पर स्थापित 220 वोल्ट के मेन सॉकेट से जोड़ा जाता है। चावल। 3. स्थापना विद्युत आरेख: वीयूपी -2 एम + आर ~ 220 वी 10 - 100 वी - वी ए ~ 6.3 वी वीयूपी -2 एम - रेक्टीफायर; आर - पोटेंशियोमीटर 0 ... 30 ओम; ए - एमीटर 0 ... 2 ए; एमए - मिलीमीटर - 0 ... 2 एमए; वी - वोल्टमीटर 0 ... 100 वी पोटेंशियोमीटर आर के माध्यम से सोलनॉइड एल डीसी स्रोत से संचालित होता है, जो ± 40 वी सॉकेट से जुड़ा होता है, जिसे प्रयोगशाला टेबल पर भी लगाया जाता है। सोलनॉइड करंट को 0 ... 2 ए की सीमा के साथ एक एमीटर से मापा जाता है, एनोड करंट को मिलीमीटर के साथ 0 ... 2 एमए की सीमा के साथ दर्ज किया जाता है, और एनोड वोल्टेज को वोल्टमीटर के साथ माप की सीमा के साथ दर्ज किया जाता है 0 ... 150 वी। अंजीर के परिणाम आरेख की प्रक्रिया और प्रसंस्करण। 3. मापक यंत्रों पर, मापे गए मानों की उपयुक्त सीमाएँ निर्धारित करें और उनमें से प्रत्येक का विभाजन मान निर्धारित करें। 2 VUP-2M रेक्टिफायर को 220 V सॉकेट से और पोटेंशियोमीटर R के आउटपुट को +40 V सॉकेट से कनेक्ट करें। रेक्टिफायर टर्मिनलों के लिए लैंप ग्लो आउटपुट की जाँच करें ~ 6.3 V। शिक्षक द्वारा निर्दिष्ट एनोड वोल्टेज मान (यू ए 1)। 4 परिनालिका में शून्य धारा पर, एनोड धारा (Iа) अधिकतम का अधिकतम मान नोट करें। फिर, पोटेंशियोमीटर R का उपयोग करके, एक निश्चित अंतराल (उदाहरण के लिए, Ic = 0.1 A) के बाद परिनालिका (Ic) में करंट बढ़ाएं, हर बार एनोड करंट का मान तय करें। कम से कम 15 ... 18 माप लें। तालिका में Ic और Ia के प्राप्त मान दर्ज करें। 1. टेबल्स 1 - 3 एनोड करंट, सोलनॉइड का Ia, ∆Ic (A) करंट इंक्रीमेंट सोलेनॉइड करंट, Ic इंक्रीमेंट एनोड करंट Ia e (mA) (mA) I a (A) नंबर (Ic)cr Bcr एम पी / एन ∆आई सी (ए) (टी) (सी / किग्रा) एनोड - कैथोड वोल्टेज यू ए 1 1: 18 एनोड - कैथोड वोल्टेज यू ए 2 1: 18 एनोड - कैथोड वोल्टेज यू ए 3 1: 18 5 एक और निर्दिष्ट वोल्टेज सेट करें वाल्टमीटर (यू ए 2) पर और पैराग्राफ 4 में सभी ऑपरेशन दोहराएं। तालिका में नया डेटा दर्ज करें। 2. वोल्टेज (यू ए3) के लिए समान माप करें, और तालिका में प्राप्त माप दर्ज करें। 3. 6 एनोड वोल्टेज के प्रत्येक मान के लिए, ग्राफिकल निर्भरता Iа = (Ic) प्लॉट करें। उसी चार्ट पर I a, सोलनॉइड करंट पर एनोड करंट (dIa) के व्युत्पन्न की निर्भरता को प्लॉट करें, यानी। = f (I c) और उनमें से सोलनॉइड करंट (Ic)cr के महत्वपूर्ण I c मान निर्धारित करते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 2. 7 पाए गए मानों (आईसी)सीआर को सूत्र (8) में बदलें और एनोड वोल्टेज के सभी मूल्यों के लिए चुंबकीय क्षेत्र के महत्वपूर्ण प्रेरण (बीसीआर) के मूल्यों का मूल्यांकन करें। 8 सूत्रों (7) और (9) का प्रयोग करते हुए, एक इलेक्ट्रॉन (ई/एम)1,2,3 के विशिष्ट आवेश के तीन मानों की गणना करें। इसका औसत मान ज्ञात कीजिए और तालिका मान से तुलना कीजिए। 9 सूत्र का उपयोग करके वांछित मान (e / m) निर्धारित करने में सापेक्ष त्रुटि की गणना करें: (I c) cr 2 N 2 ∆ rk ∆ RR + LL + । + 2 2 + आर + एल एन आरके आर, एल, एन, आरए, आरके के मान इंस्टॉलेशन पर दिए गए हैं, और निरंतर मूल्यों के लिए ज्ञात नियमों के अनुसार उनकी त्रुटियों को लेते हैं। त्रुटियों μ0 और ∆N की उपेक्षा की जा सकती है। त्रुटियां (∆Ic)cr और Ua एमीटर और वाल्टमीटर की सटीकता वर्ग के अनुसार निर्धारित करते हैं। 10 सापेक्ष त्रुटि के आधार पर, निरपेक्ष त्रुटि खोजें (e / m), तालिका में सभी परिकलित मान दर्ज करें। 1 - 3, और अंतिम परिणाम e m = (e m) cf ± (e m) के रूप में दें। 11 परिणामों का विश्लेषण करें और निष्कर्ष निकालें। परीक्षण प्रश्न 1 चुंबकीय क्षेत्र में एक आवेशित कण का एक वृत्त किन परिस्थितियों में प्रक्षेपवक्र होता है? 2 हमें एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश को निर्धारित करने के लिए इंस्टॉलेशन डिवाइस और "मैग्नेट्रॉन विधि" के सार के बारे में बताएं। 3 सोलेनोइड का क्रिटिकल करंट, चुंबकीय प्रेरण का महत्वपूर्ण मूल्य क्या है? 4 सोलेनोइड करंट पर कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र की व्याख्या करें Ic< Iкр, Ic = Iкр, Ic > आईसीआर 5 सूत्र (6) और (8) व्युत्पन्न कीजिए। 6 वैक्यूम ट्यूब की आदर्श और वास्तविक रीसेट विशेषताओं के बीच मूलभूत अंतर को स्पष्ट करें। अनुशंसित रीडिंग की सूची 1 सेवलीव IV सामान्य भौतिकी का पाठ्यक्रम। टी। 2. एम।: नावा, 1982। 2. ए। ए। डेटलाफ, बी। एम। यावोर्स्की, एट अल। भौतिकी का पाठ्यक्रम। मॉस्को: हायर स्कूल, 1989. 3 बुराविखिन वी.ए. एट अल। चुंबकत्व पर अभ्यास। एम .: हायर स्कूल, 1979। 4 मेसोवा एन.एन. सामान्य भौतिकी के पाठ्यक्रम पर कार्यशाला। एम .: हायर स्कूल, 1970। प्रयोगशाला का काम कंटूर में स्वयं के विद्युत चुम्बकीय दोलनों का अध्ययन कार्य का उद्देश्य: इसमें होने वाले विद्युत चुम्बकीय दोलनों की प्रकृति पर ऑसिलेटरी सर्किट के मापदंडों के प्रभाव का अध्ययन करना, साथ ही साथ ग्राफिक जानकारी के प्रसंस्करण में कौशल का अधिग्रहण। उपकरण और सहायक उपकरण: अल्पकालिक आयताकार दालों का एक इलेक्ट्रॉनिक जनरेटर, समय-समय पर सर्किट कैपेसिटर को चार्ज करना, विभिन्न क्षमताओं के कैपेसिटर की एक प्रणाली, श्रृंखला से जुड़े इंडक्टर्स की एक बैटरी, प्रतिरोधों का एक सेट, एक इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप, एक व्हीटस्टोन ब्रिज, स्विच , चांबियाँ। दिशानिर्देश एक इलेक्ट्रिक ऑसिलेटरी सर्किट में, कई भौतिक मात्राओं (वर्तमान, चार्ज वोल्टेज, आदि) में आवधिक परिवर्तन होते हैं। सरलीकृत रूप में एक वास्तविक ऑसिलेटरी सर्किट में एक संधारित्र C, एक प्रारंभ करनेवाला L और सक्रिय प्रतिरोध R श्रृंखला में जुड़ा होता है (चित्र 1)। यदि संधारित्र को आवेशित किया जाता है और फिर कुंजी K को बंद कर दिया जाता है, तो परिपथ में विद्युत चुम्बकीय दोलन होंगे। कैपेसिटर डिस्चार्ज होना शुरू हो जाएगा और सर्किट में एक बढ़ता हुआ करंट और उसके समानुपाती चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देगा। चुंबकीय क्षेत्र में वृद्धि से ईएमएफ सर्किट में आत्म-प्रेरण की उपस्थिति होती है: नियंत्रण प्रश्न 1 प्रेरण और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की अवधारणाओं का भौतिक अर्थ। 2 बायोट-सावर्ट-लाप्लास नियम को लिखिए और वृत्ताकार धारावाही कुण्डली के अक्ष पर दिष्ट धारा क्षेत्र तथा क्षेत्र की गणना में इसके अनुप्रयोग को दिखाइए। 3 परिमित लंबाई के एक परिनालिका के क्षेत्र के लिए गणना सूत्र प्राप्त करें। 4 चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर के संचलन पर प्रमेय का भौतिक अर्थ और एक असीम रूप से लंबी परिनालिका के क्षेत्र की गणना करने के लिए इसके अनुप्रयोग की व्याख्या करें। 5 संचालन के सिद्धांत, स्थापना योजना और माप तकनीक की व्याख्या करें। 6 परिनालिका की धुरी के अनुदिश क्षेत्र का वितरण उसकी लंबाई और व्यास के अनुपात के आधार पर कैसे बदलेगा? अनुशंसित रीडिंग की सूची 1 सेवलीव IV सामान्य भौतिकी का पाठ्यक्रम। टी। 2. एम।, 1982। 2 डेटलाफ ए। ए।, यावोर्स्की बी। एम। भौतिकी का कोर्स। एम।, 1987. 3 अखमतोव एएस एट अल। भौतिकी में प्रयोगशाला अभ्यास। एम।, 1980। 4 इरोडोव IE विद्युत चुंबकत्व के मूल नियम। एम .: हायर स्कूल, 1983। प्रयोगशाला कार्य "मैग्नेट्रॉन विधि द्वारा" एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट प्रभार का निर्धारण कार्य का उद्देश्य: परस्पर लंबवत विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र बनाने की विधि से परिचित होना, में इलेक्ट्रॉनों की गति ऐसे पार किए गए खेत। एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश के परिमाण को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करें। उपकरण और सहायक उपकरण: इलेक्ट्रॉनिक लैंप 6E5S, सोलनॉइड, बिजली की आपूर्ति VUP-2M, मिलीमीटर, एमीटर, वोल्टमीटर, पोटेंशियोमीटर, कनेक्टिंग वायर। दिशानिर्देश एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश को निर्धारित करने के लिए प्रायोगिक विधियों में से एक (इलेक्ट्रॉन आवेश का उसके द्रव्यमान ई / मी का अनुपात) परस्पर लंबवत चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में आवेशित कणों की गति के अध्ययन के परिणामों पर आधारित है। इस मामले में, गति का प्रक्षेपवक्र कण के आवेश और उसके द्रव्यमान के अनुपात पर निर्भर करता है। काम में उपयोग की जाने वाली विधि का नाम इस तथ्य के कारण है कि समान विन्यास के चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनों का एक समान आंदोलन मैग्नेट्रोन में किया जाता है - अल्ट्राहाई आवृत्ति के शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय दोलनों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण। इस विधि की व्याख्या करने वाली मुख्य नियमितताओं को सरलता के लिए विचार करके प्रकट किया जा सकता है, एक इलेक्ट्रॉन की गति v गति से एक समान चुंबकीय क्षेत्र में उड़ती है, जिसका प्रेरण वेक्टर गति की दिशा के लंबवत है। जैसा कि ज्ञात है, इस मामले में, अधिकतम लोरेंत्ज़ बल Fl = evB इलेक्ट्रॉन पर कार्य करता है जब यह चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, जो इलेक्ट्रॉन वेग के लंबवत होता है और इसलिए, एक अभिकेन्द्रीय बल होता है। इस स्थिति में, इस तरह के बल की क्रिया के तहत एक इलेक्ट्रॉन की गति एक वृत्त के साथ होती है, जिसकी त्रिज्या इस स्थिति से निर्धारित होती है: mv 2 evB =, (1) r जहाँ e, m, v आवेश हैं, क्रमशः इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान और गति; बी चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण का मूल्य है; r वृत्त की त्रिज्या है। या एमवी आर =। (2) eB यह संबंध (2) से देखा जा सकता है कि इलेक्ट्रॉन गति प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण में वृद्धि के साथ घट जाएगी और इसके वेग की वृद्धि के साथ बढ़ेगी। विशिष्ट आवेश के मान को (1) से व्यक्त करने पर हमें प्राप्त होता है: e v = . (3) m rB से (3) यह इस प्रकार है कि अनुपात e / m निर्धारित करने के लिए, इलेक्ट्रॉन गति v की गति, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण В का मान और इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या जानना आवश्यक है आर। व्यवहार में, इलेक्ट्रॉनों की ऐसी गति का अनुकरण करने और संकेतित मापदंडों को निर्धारित करने के लिए, एक निम्नानुसार आगे बढ़ता है। गति की एक निश्चित दिशा वाले इलेक्ट्रॉनों को दो-इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉन ट्यूब का उपयोग करके एक सिलेंडर के रूप में बने एनोड के साथ प्राप्त किया जाता है, जिसके अक्ष के साथ एक फिलामेंटस कैथोड स्थित होता है। जब एनोड और कैथोड के बीच कुंडलाकार स्थान में एक संभावित अंतर (एनोड वोल्टेज यूए) लागू किया जाता है, तो एक रेडियल रूप से निर्देशित विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, जिसके प्रभाव में थर्मिओनिक उत्सर्जन के कारण कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन रेक्टिलाइनियर रूप से गति करेंगे एनोड त्रिज्या और एनोड सर्किट में शामिल मिलीमीटर, एनोड करंट Ia का एक निश्चित मान दिखाएगा। विद्युत के लंबवत, और इसलिए इलेक्ट्रॉनों की गति, एक समान चुंबकीय क्षेत्र को सोलनॉइड के मध्य भाग में लैंप रखकर प्राप्त किया जाता है ताकि सोलनॉइड की धुरी बेलनाकार एनोड की धुरी के समानांतर हो। इस मामले में, जब करंट आईसी को सोलनॉइड वाइंडिंग से गुजारा जाता है, तो एनोड और कैथोड के बीच कुंडलाकार स्थान में उत्पन्न होने वाला चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के रेक्टिलिनियर प्रक्षेपवक्र को मोड़ देता है। जैसे-जैसे परिनालिका धारा आईसी बढ़ती है और, परिणामस्वरूप, चुंबकीय प्रेरण बी का परिमाण, इलेक्ट्रॉन के प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या कम हो जाएगी। हालांकि, चुंबकीय प्रेरण बी के कम मूल्यों पर, सभी इलेक्ट्रॉन जो पहले एनोड (बी = 0 पर) तक पहुंच गए थे, वे अभी भी एनोड पर गिरेंगे, और मिलीमीटर एनोड वर्तमान आईए (छवि 1) के निरंतर मूल्य को रिकॉर्ड करेगा। 1) । चुंबकीय प्रेरण (बीसीआर) के कुछ तथाकथित महत्वपूर्ण मूल्य पर, इलेक्ट्रॉनों को प्रक्षेपवक्र के साथ बेलनाकार एनोड की आंतरिक सतह पर ले जाया जाएगा, यानी। पहले से ही एनोड तक पहुंचना बंद कर देता है, जिससे एनोड करंट में तेज कमी आती है और B> Bcr पर इसका पूर्ण रूप से बंद हो जाता है। आदर्श निर्भरता का रूप Iа = (B), या तथाकथित रीसेट विशेषता, अंजीर में दिखाया गया है। 1 डैश-बिंदीदार रेखा (ए)। एक ही आंकड़ा चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण बी के विभिन्न मूल्यों पर एनोड और कैथोड के बीच की जगह में इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र को योजनाबद्ध रूप से दिखाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस मामले में, चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र अब मंडल नहीं हैं , लेकिन वक्रता की परिवर्ती त्रिज्या वाली रेखाएँ। ऐसा इसलिए है क्योंकि गति Ia A K B=0 V< Bкр В = Bкр В > बीसीआर बी ए सी अंजीर। 1. एक इलेक्ट्रॉन के आदर्श (ए) और वास्तविक (बी) निर्वहन विशेषताओं में विद्युत क्षेत्र की ताकतों द्वारा इसे दिए गए त्वरण के कारण लगातार बदल रहे हैं। इसलिए, इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की सटीक गणना बल्कि जटिल है। हालांकि, जब एनोड त्रिज्या आरए कैथोड त्रिज्या (आरए >> आरके) से काफी बड़ा होता है, तो यह माना जाता है कि विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉन वेग में मुख्य वृद्धि कैथोड के नजदीक क्षेत्र में होती है, जहां विद्युत क्षेत्र की ताकत अधिकतम है, और इसलिए इलेक्ट्रॉनों को दिया गया सबसे बड़ा त्वरण है। इलेक्ट्रॉन का आगे का मार्ग लगभग स्थिर गति से गुजरेगा, और उसका प्रक्षेपवक्र एक वृत्त के करीब होगा। इस संबंध में, चुंबकीय प्रेरण Bcr के एक महत्वपूर्ण मूल्य पर, इलेक्ट्रॉन गति प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या को स्थापना में उपयोग किए गए लैंप के आधे एनोड त्रिज्या के बराबर दूरी के रूप में लिया जाता है, अर्थात। आरए आरकेआर =। (4) 2 एक इलेक्ट्रॉन की गति इस शर्त से निर्धारित होती है कि उसकी गतिज ऊर्जा इस ऊर्जा को संचार करने के लिए विद्युत क्षेत्र द्वारा खर्च किए गए कार्य के बराबर है mv 2 = eU a , (5) 2 जहां यूए संभावित अंतर है दीपक के एनोड और कैथोड के बीच। (5) से वेग के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के महत्वपूर्ण मूल्य पर (4) से (4) से (3) में आरकेआर की त्रिज्या, हमें फॉर्म में अनुपात ई / एम के लिए अभिव्यक्ति मिलती है। : ई 8यू = 2 ए2। (6) एम आरए बीसीआर कैथोड त्रिज्या (आरसी) को ध्यान में रखते हुए एक बेहतर गणना एक इलेक्ट्रॉन e 8U a = के विशिष्ट चार्ज को निर्धारित करने के लिए संबंध देती है। (7) m r2 ra 2 Bcr 2 1 − k2 r  a परिमित लंबाई के परिनालिका के लिए, इसके मध्य भाग में क्रांतिक चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के मान की गणना सूत्र द्वारा की जानी चाहिए (8) 4 आर 2 + एल 2 जहां एन सोलेनोइड के घुमावों की संख्या है; L, R परिनालिका की त्रिज्या की लंबाई और औसत मान हैं; (आईसी) करोड़ चुंबकीय प्रेरण के महत्वपूर्ण मूल्य के अनुरूप परिनालिका धारा है। Bcr को (7) में प्रतिस्थापित करने पर हम विशिष्ट आवेश e 8U a (4 R 2 + L2) = के लिए अंतिम व्यंजक प्राप्त करते हैं। (9) 2 2 मी 2  2 µ 0 आरए (आई सी) सीआर एन 1 - आरके   आर2  ए  । सोलनॉइड करंट Iа = ƒ (Ic) पर एनोड करंट की निर्भरता। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, आदर्श दोष विशेषता (छवि 1, ए) के विपरीत, वास्तविक विशेषता में कम खड़ी गिरने वाला हिस्सा होता है (चित्र 1, बी)। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न प्रारंभिक वेगों के साथ गर्म कैथोड द्वारा उत्सर्जित किया जाता है। थर्मल उत्सर्जन के दौरान इलेक्ट्रॉनों का वेग वितरण मैक्सवेल के गैस में अणुओं के वेग वितरण के प्रसिद्ध कानून के करीब है। इस संबंध में, विभिन्न इलेक्ट्रॉनों के लिए महत्वपूर्ण स्थितियां सोलनॉइड करंट के विभिन्न मूल्यों पर पहुंचती हैं, जिससे वक्र Iа = (Ic) का चौरसाई हो जाता है। चूंकि, मैक्सवेल वितरण के अनुसार, कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के अधिकांश प्रवाह में एक निश्चित कैथोड तापमान के लिए संभावित एक के करीब प्रारंभिक वेग होता है, रीसेट विशेषता में सबसे तेज गिरावट तब देखी जाती है जब सोलनॉइड करंट महत्वपूर्ण तक पहुंच जाता है। इलेक्ट्रॉनों के इस विशेष समूह के लिए मूल्य (आईसी) सीआर। इसलिए, क्रिटिकल करंट का मान निर्धारित करने के लिए, ग्राफिकल डिफरेंशियल विधि का उपयोग किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, निर्भरता ∆I a = f (I c) ∆I c को निर्भरता के ग्राफ पर Iа = (Ic) सोलनॉइड करंट के समान मूल्यों पर प्लॉट किया जाता है। Ia सोलनॉइड करंट Ic में संबंधित परिवर्तन के साथ एनोड करंट की वृद्धि है। I a डिस्चार्ज विशेषता Ia = (Ic) (a) और फलन = f (I c) (b) का एक अनुमानित दृश्य अंजीर में दिखाया गया है। 2. सोलनॉइड (Ic)cr की क्रांतिक धारा I c I a का मान, वक्र के अधिकतम के अनुरूप = f (I c) , सूत्र (8) के अनुसार Bcr की गणना करने के लिए लिया जाता है। I c Ia Ia Ic a b (Ic)cr Ic 2. रीसेट (ए) और अंतर (बी) दीपक की विशेषताएं

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय, उच्च व्यावसायिक शिक्षा के संघीय राज्य बजटीय शैक्षिक संस्थान "वोरोनिश राज्य वन इंजीनियरिंग अकादमी" भौतिकी प्रयोगशाला अभ्यास चुंबकत्व VORONEZH 2014 2 UDC 537 F-50 FGBOU की शैक्षिक और कार्यप्रणाली परिषद के निर्णय द्वारा प्रकाशित वीपीओ "वीजीएलटीए" बिरयुकोवा आई.पी. भौतिकी [पाठ]: प्रयोगशाला। कार्यशाला। चुंबकत्व: आई.पी. बिरयुकोवा, वी.एन. बोरोडिन, एन.एस. कमलोवा, एन.यू. एवसिकोवा, एन.एन. मतवेव, वी.वी. सौश्किन; रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय, FGBOU VPO "VGLTA"। - वोरोनिश, 2014। - 40 पी। प्रबंध संपादक सौश्किन वी.वी. समीक्षक: कैंड। भौतिक।-गणित। विज्ञान, एसोसिएट। भौतिकी विभाग वीजीएयू वी.ए. Beloglazov स्थलीय चुंबकत्व, लोरेंत्ज़ बल और एम्पीयर बल के अध्ययन पर प्रयोगशाला कार्य करने के लिए आवश्यक सैद्धांतिक जानकारी, विवरण और प्रक्रिया, और इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश का निर्धारण दिया गया है। इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप के संचालन के उपकरण और सिद्धांत पर विचार किया जाता है। पाठ्यपुस्तक क्षेत्रों और विशिष्टताओं में पूर्णकालिक और अंशकालिक छात्रों के लिए अभिप्रेत है, जिसका पाठ्यक्रम भौतिकी में एक प्रयोगशाला कार्यशाला के लिए प्रदान करता है। 3 सामग्री प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.1 (25) पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के क्षैतिज घटक का निर्धारण ……………………………………………………………………… ... 4 प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.2 (26) चुंबकीय प्रेरण का निर्धारण …………………………………………। 12 प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.3 (27) कैथोड किरण ट्यूब का उपयोग करके एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश का निर्धारण …………………………………………………………। 17 प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.4 (28) एक संकेतक लैंप का उपयोग करके एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश का निर्धारण ………………………………………………………………। ... 25 प्रयोगशाला कार्य 5.5 (29) लौह चुम्बक के चुंबकीय गुणों का अध्ययन ………………………। 32 परिशिष्ट 1. कुछ भौतिक स्थिरांक ................... ................ 38 2. इकाइयों के नाम के लिए दशमलव उपसर्ग ..... …………………………. 38 3. विद्युत मापक यंत्रों के पैमाने पर प्रतीक ......... 38 ग्रंथ सूची सूची ............... ..................................................... ............... 39 लैब #5.1 (25) पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के क्षैतिज घटक का निर्धारण कार्य का उद्देश्य: निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र के नियमों का अध्ययन; पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के क्षैतिज घटक का मापन। सैद्धांतिक न्यूनतम चुंबकीय क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र विद्युत आवेशों (विद्युत प्रवाह), चुंबकीय निकायों (स्थायी चुंबक), या एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र को स्थानांतरित करके बनाया जाता है। एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति एक गतिमान विद्युत आवेश (वर्तमान के साथ कंडक्टर) पर इसके बल क्रिया द्वारा प्रकट होती है, साथ ही एक चुंबकीय सुई या एक बंद कंडक्टर (फ्रेम) पर क्षेत्र के उन्मुख प्रभाव द्वारा वर्तमान के साथ प्रकट होती है। चुंबकीय प्रेरण चुंबकीय प्रेरण बी एक वेक्टर है, जिसका मॉड्यूल चुंबकीय क्षेत्र में वर्तमान के साथ एक लूप पर अभिनय करने वाले एमएमएक्स बलों के अधिकतम क्षण के अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो वर्तमान एम बी = अधिकतम के साथ इस लूप के चुंबकीय क्षण के लिए होता है। (1) अपराह्न सदिश B की दिशा, धारा के साथ लूप की अभिलंब की दिशा से मेल खाती है, जो चुंबकीय क्षेत्र में स्थापित है। करंट मोडुलो के साथ फ्रेम का चुंबकीय क्षण pm वर्तमान ताकत I और क्षेत्र S के गुणनफल के बराबर है, जो फ्रेम pm = IS से घिरा है। वेक्टर pm की दिशा फ्रेम के अभिलंब की दिशा के साथ मेल खाती है। धारा के साथ फ्रेम के लिए सामान्य की दिशा सही पेंच के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है: यदि दाहिने धागे के साथ पेंच को फ्रेम में वर्तमान की दिशा में घुमाया जाता है, तो पेंच की अनुवाद गति के साथ मेल खाएगा फ्रेम के तल पर अभिलंब की दिशा (चित्र 1)। चुंबकीय प्रेरण बी की दिशा चुंबकीय सुई के उत्तरी छोर को भी दर्शाती है, जो चुंबकीय क्षेत्र में स्थापित है। चुंबकीय प्रेरण के लिए SI इकाई टेस्ला (T) है। 2 बायोट-सावर्ट-लाप्लास नियम I के साथ कंडक्टर का प्रत्येक तत्व dl किसी बिंदु A पर इंडक्शन dB के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिसका परिमाण वैक्टर dl के वेक्टर उत्पाद और त्रिज्या वेक्टर r के समानुपाती होता है। तत्व dl दिए गए बिंदु A (चित्र 2) μ μI dB = 0 3 , (2) 4π r जहां dl कंडक्टर का एक अतिसूक्ष्म तत्व है, जिसकी दिशा कंडक्टर में करंट की दिशा से मेल खाती है; r सदिश r का मापांक है; μ0 चुंबकीय स्थिरांक है; μ उस माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता है जिसमें तत्व और बिंदु A स्थित हैं (निर्वात μ = 1 के लिए, वायु μ 1 के लिए)। dB उस तल का लंब सदिश है जिसमें सदिश dl और r स्थित हैं (चित्र 2)। सदिश dB की दिशा दाएँ पेंच के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है: यदि दाहिने हाथ के धागे वाले पेंच को dl से r तक छोटे कोण की दिशा में घुमाया जाता है, तो पेंच की अनुवाद गति के साथ मेल खाएगा दिशा डीबी। सदिश समीकरण (2) अदिश रूप में चुंबकीय प्रेरण के मापांक को परिभाषित करता है μ μ I dl sinα dB = 0, (3) 4π r 2 जहां α वैक्टर dl और r के बीच का कोण है। चुंबकीय क्षेत्र के सुपरपोजिशन का सिद्धांत यदि कई कंडक्टरों द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है जिसमें करंट (चलती चार्ज, मैग्नेट, आदि) होता है, तो परिणामी चुंबकीय क्षेत्र का इंडक्शन द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्रों के प्रेरण के योग के बराबर होता है। प्रत्येक कंडक्टर अलग से: बी रेस = ∑ बी मैं। i योग वेक्टर जोड़ के नियमों के अनुसार किया जाता है। करंट के साथ एक वृत्ताकार कंडक्टर की धुरी पर चुंबकीय प्रेरण बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून और सुपरपोजिशन के सिद्धांत का उपयोग करके, कोई व्यक्ति वर्तमान के साथ एक मनमाना कंडक्टर द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण की गणना कर सकता है। ऐसा करने के लिए, कंडक्टर को तत्वों में विभाजित किया जाता है dl और, सूत्र (2) का उपयोग करके, अंतरिक्ष में माना बिंदु पर प्रत्येक तत्व द्वारा बनाए गए क्षेत्र के प्रेरण dB की गणना की जाती है। सभी 3 कंडक्टरों द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र का इंडक्शन बी प्रत्येक तत्व द्वारा बनाए गए क्षेत्रों के इंडक्शन के योग के बराबर होगा (चूंकि तत्व अनंत हैं, कंडक्टर की लंबाई पर इंटीग्रल की गणना करने के लिए योग कम हो जाता है l ) बी = डीबी। (4) एल एक उदाहरण के रूप में, आइए वर्तमान I (चित्र 3 ए) के साथ एक गोलाकार कंडक्टर के केंद्र में चुंबकीय प्रेरण को परिभाषित करें। माना R चालक की त्रिज्या है। कुंडल के केंद्र में, कंडक्टर के सभी तत्वों dl के वैक्टर dB को उसी तरह निर्देशित किया जाता है - सही पेंच के नियम के अनुसार कुंडल के विमान के लंबवत। पूरे वृत्ताकार चालक के परिणामी क्षेत्र का सदिश B भी इसी बिंदु पर निर्देशित होता है। चूँकि सभी तत्व dl त्रिज्या सदिश r के लंबवत हैं, तो sinα = 1, और प्रत्येक तत्व dl से वृत्त के केंद्र तक की दूरी समान है और कुंडली की त्रिज्या R के बराबर है। इस स्थिति में, समीकरण (3) μ μ I dl का रूप लेता है। dB = 0 4 R2 इस व्यंजक को 0 से 2πR के रेंज में कंडक्टर l की लंबाई पर एकीकृत करते हुए, हम वर्तमान I के साथ वृत्ताकार कंडक्टर के केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण प्राप्त करते हैं। (5) B = μ0 μ 2R इसी प्रकार, कुंडली के केंद्र से h दूरी पर किसी वृत्ताकार चालक के अक्ष पर धारा के साथ चुंबकीय प्रेरण के लिए व्यंजक प्राप्त किया जा सकता है (चित्र 3,b) B = μ0 μ I R 2 2 (आर 2 + एच 2) 3/2। प्रायोगिक तकनीक (6) 4 पृथ्वी एक प्राकृतिक चुंबक है, जिसके ध्रुव भौगोलिक ध्रुवों के करीब स्थित हैं। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र प्रत्यक्ष चुंबक के क्षेत्र के समान है। पृथ्वी की सतह के पास चुंबकीय प्रेरण वेक्टर को क्षैतिज बी और लंबवत बी बी घटकों में विघटित किया जा सकता है: बीअर्थ = + । यदि एक चुंबकीय सुई (उदाहरण के लिए, एक कम्पास सुई) एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर स्वतंत्र रूप से घूम सकती है, तो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के क्षैतिज घटक के प्रभाव में, इसे चुंबकीय मेरिडियन के विमान में दिशा बी के साथ स्थापित किया जाएगा। जी। यदि तीर के पास एक और चुंबकीय क्षेत्र बनाया गया है, जिसमें से प्रेरण बी क्षैतिज विमान में स्थित है, तो तीर एक निश्चित कोण α के माध्यम से बदल जाएगा और दोनों क्षेत्रों के परिणामस्वरूप प्रेरण की दिशा में सेट किया जाएगा। B को जानना और कोण α को मापना, हम BG निर्धारित कर सकते हैं। स्थापना का एक सामान्य दृश्य, जिसे स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर कहा जाता है, अंजीर में दिखाया गया है। 4, विद्युत सर्किट अंजीर में दिखाया गया है। 5. वृत्ताकार कंडक्टरों के केंद्र में (मोड़ता है) 1 एक कम्पास 2 है, जिसे घुमावों के अक्ष के साथ ले जाया जा सकता है। वर्तमान स्रोत आवास 3 में स्थित है, जिसके सामने के पैनल पर स्थित हैं: कुंजी K (नेटवर्क); पोटेंशियोमीटर नॉब आर, जो आपको सर्कुलर कंडक्टर में करंट को एडजस्ट करने की अनुमति देता है; मिलीमीटर एमए, जो कंडक्टर में वर्तमान ताकत को मापता है; स्विच P, जिससे आप स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर के वृत्ताकार चालक में धारा की दिशा बदल सकते हैं। माप शुरू करने से पहले, केंद्र में गोलाकार घुमावों के विमान में कंपास की चुंबकीय सुई स्थापित की जाती है (चित्र 6)। इस मामले में, कॉइल्स में करंट की अनुपस्थिति में, चुंबकीय सुई पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के क्षैतिज घटक B G की दिशा दिखाएगी। यदि आप एक वृत्ताकार चालक में धारा को चालू करते हैं, तो इसके द्वारा बनाए गए क्षेत्र का प्रेरण वेक्टर B, B G के लंबवत होगा। स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर की चुंबकीय सुई एक निश्चित कोण α से घूमेगी और दिशा में सेट होगी परिणामी क्षेत्र प्रेरण (छवि 6 और अंजीर। 7) के। चुंबकीय सुई के विक्षेपण के कोण α की स्पर्शरेखा सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है 5 tgα = समीकरणों से (5) और (7) हम प्राप्त करते हैं BГ = B । बीजी (7) μo μ I। 2 आर tgα चुंबकीय प्रेरण को बढ़ाने के लिए एक प्रयोगशाला स्थापना में, एक गोलाकार कंडक्टर में एन मोड़ होते हैं, जो चुंबकीय क्रिया के अनुसार, वर्तमान ताकत में एन गुना वृद्धि के बराबर है। इसलिए, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के एसएच के क्षैतिज घटक को निर्धारित करने के लिए गणना सूत्र का रूप है μ μIN BG = o । (8) 2 आर tgα उपकरण और सहायक उपकरण: प्रयोगशाला स्टैंड। कार्य के प्रदर्शन का क्रम कार्य का दायरा और प्रयोग करने की शर्तें शिक्षक द्वारा या किसी व्यक्तिगत कार्य के प्रकार द्वारा निर्धारित की जाती हैं। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के एसएच के क्षैतिज घटक का मापन 1. डिवाइस के शरीर को मोड़कर, सुनिश्चित करें कि चुंबकीय सुई कॉइल के तल में स्थित है। इस मामले में, स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर के घुमावों का तल पृथ्वी के चुंबकीय याम्योत्तर के तल के साथ मेल खाएगा। 2. पोटेंशियोमीटर R को सबसे बाईं ओर मोड़ें। K (नेटवर्क) कुंजी को चालू स्थिति पर सेट करें। स्विच पी को चरम स्थितियों में से एक में रखा गया है (स्विच पी की मध्य स्थिति में, घुमावों का सर्किट खुला है)। 3. वर्तमान I (उदाहरण के लिए, 0.05 ए) का पहला सेट मान सेट करने के लिए पोटेंशियोमीटर आर को चालू करें और प्रारंभिक स्थिति से पॉइंटर विचलन का कोण α1 निर्धारित करें। 6 4. स्विच P को दूसरी चरम स्थिति में बदलकर धारा की दिशा बदलें। नए तीर विक्षेपण का कोण α 2 निर्धारित करें। वर्तमान की दिशा बदलने से आप चुंबकीय मेरिडियन के विमान के साथ घुमावों के विमान के गलत संयोग के कारण होने वाली त्रुटि से छुटकारा पा सकते हैं। तालिका में माप परिणाम दर्ज करें। 1. तालिका 1 माप की संख्या I, A α1, डिग्री। α 2 , डिग्री। α , deg B G, T 1 2 3 4 5 सूत्र α + α2 α = 1 का उपयोग करके α के औसत मान की गणना करें। 2 5. पैराग्राफ 3 और 4 में इंगित माप, वर्तमान के चार अलग-अलग मानों को 0.1 से 0.5 ए तक की सीमा में ले जाते हैं। 6. सूत्र (8) के अनुसार वर्तमान के प्रत्येक मूल्य के लिए, गणना करें पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के क्षैतिज घटक बी । सूत्र में औसत मान α रखें। वृत्ताकार चालक R की त्रिज्या = 0.14 m; घुमावों की संख्या स्थापना पर इंगित की गई है। हवा की चुंबकीय पारगम्यता μ को लगभग एकता के बराबर माना जा सकता है। 7. पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के क्षैतिज घटक B G के औसत मान की गणना करें। इसकी तुलना तालिका मान B Gtabl = 2 ⋅ 10 −5 T से करें। 8. वर्तमान ताकत के मूल्यों में से एक के लिए, त्रुटि Δ B G = B G की गणना करें और परिणामी विश्वास अंतराल B G = (B G ± B G) Tl लिखें। मात्रा B = ε I 2 + ε R 2 + εα 2 को मापने में सापेक्ष त्रुटि। सूत्रों का उपयोग करके सापेक्ष आंशिक त्रुटियों की गणना करें 2Δ α ΔI ΔR ; आर =; α = εI = , I R sin 2 α जहां Δ α कोण α की पूर्ण त्रुटि है, जिसे रेडियन में व्यक्त किया जाता है (कोण α को रेडियन में बदलने के लिए, इसके मान को π से डिग्री में गुणा करें और 180 से विभाजित करें)। 9. एक निष्कर्ष लिखें जिसमें - मापे गए मान B G की तालिका मान से तुलना करें; - मूल्य बी जी के लिए परिणामी विश्वास अंतराल लिखें; 7 - इंगित करें कि मात्राओं के किस माप ने बीजी के मूल्य में त्रुटि में मुख्य योगदान दिया है। कंडक्टर में वर्तमान ताकत पर चुंबकीय प्रेरण की निर्भरता का अध्ययन 10. इस कार्य को पूरा करने के लिए, चरण 1 से 5 का पालन करें। रिकॉर्ड करें तालिका में माप परिणाम। 2. तालिका 2 माप की संख्या I, A α1, डिग्री। α 2 , डिग्री। α , deg Vexp, T Vtheor, T 1 2 3 4 5 11. मान B Гtabl = 2 ⋅ 10 −5 T के सारणीबद्ध मान का उपयोग करते हुए, वर्तमान शक्ति के प्रत्येक मान के लिए, सूत्र (7) का उपयोग करके, प्रयोगात्मक की गणना करें कॉइल द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण Vexp का मूल्य। सूत्र में औसत मान α रखें। तालिका में परिणाम दर्ज करें। 2. 12. प्रत्येक वर्तमान मान के लिए, सूत्र μI N (9) Btheor = o 2R का उपयोग करके घुमावों द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के सैद्धांतिक मूल्य की गणना करें। वृत्ताकार चालक R की त्रिज्या = 0.14 m; घुमावों की संख्या स्थापना पर इंगित की गई है। हवा की चुंबकीय पारगम्यता μ को लगभग एकता के बराबर माना जा सकता है। तालिका में परिणाम दर्ज करें। 2. 13. एक समन्वय प्रणाली बनाएं: एब्सिस्सा अक्ष वर्तमान ताकत है I घुमावों में, समन्वय अक्ष चुंबकीय प्रेरण बी है, जहां घुमावों में वर्तमान ताकत I पर Vexp की निर्भरता का निर्माण होता है। प्राप्त प्रायोगिक बिंदुओं को एक रेखा से न जोड़ें। 14. उसी ग्राफ पर, Vtheor के बिंदुओं के माध्यम से एक सीधी रेखा खींचकर I पर Vtheor की निर्भरता को चित्रित करें। 15. प्राप्त प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक निर्भरता बी (आई) के बीच समझौते की डिग्री का अनुमान लगाएं। उनकी विसंगति के संभावित कारणों का नाम बताइए। 16. एक निष्कर्ष लिखें जिसमें इंगित करें कि प्रयोग रैखिक निर्भरता बी (आई) की पुष्टि करता है या नहीं; - क्या कॉइल द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के प्रयोगात्मक मूल्य सैद्धांतिक लोगों के साथ मेल खाते हैं; विसंगति के संभावित कारणों का संकेत दें। 17. स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर का कम्पास घुमावों के तल पर लंबवत गति कर सकता है। घुमावों के केंद्र से विभिन्न दूरी h के लिए चुंबकीय सुई के विक्षेपण कोण α को एक निरंतर वर्तमान शक्ति I पर मापकर और B G के मान को जानकर, कोई भी सैद्धांतिक सूत्र (6) की वैधता को सत्यापित कर सकता है। 8 नियंत्रण प्रश्न 1. चुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय प्रेरण की अवधारणाओं का विस्तार करें। 2. बायो-सावर्ट-लाप्लास कानून क्या है? 3. एक वृत्ताकार धारावाही चालक के केंद्र में चुंबकीय प्रेरण किस प्रकार और किन मूल्यों पर निर्भर करता है? 4. चुंबकीय क्षेत्र के अध्यारोपण का सिद्धांत क्या है? इस काम में इसका उपयोग कैसे किया जाता है? 5. चुंबकीय सुई कैसे स्थापित की जाती है a) स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर के घुमावों में करंट की अनुपस्थिति में; बी) जब करंट घुमावों से बहता है? 6. जब घुमावों में धारा की दिशा बदलती है तो चुंबकीय सुई की स्थिति क्यों बदल जाती है? 7. यदि संस्थापन को पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से परिरक्षित किया जाता है, तो स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर की चुंबकीय सुई को कैसे स्थापित किया जाएगा? 8. स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर में किस उद्देश्य के लिए एक नहीं, बल्कि कई दसियों घुमावों का उपयोग किया जाता है? 9. प्रयोग करते समय, स्पर्शरेखा गैल्वेनोमीटर के घुमावों का तल पृथ्वी के चुंबकीय याम्योत्तर के तल से क्यों मेल खाना चाहिए? 10. चुंबकीय सुई घुमावों की त्रिज्या से बहुत छोटी क्यों होनी चाहिए? 11. घुमावों में धारा की दो विपरीत दिशाओं के साथ प्रयोग करने से B G को मापने की सटीकता क्यों बढ़ जाती है? इस मामले में कौन सी प्रयोगात्मक त्रुटि समाप्त हो गई है? सन्दर्भ 1. ट्रोफिमोवा, टी.आई. भौतिकी पाठ्यक्रम। 2000. 109, 110. 12 प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.2 (26) चुंबकीय प्रेरण का निर्धारण कार्य का उद्देश्य: एम्पीयर के नियम का अध्ययन और सत्यापन; किसी विद्युत चुम्बक के चुंबकीय क्षेत्र के उसकी वाइंडिंग में धारा के बल पर प्रेरण की निर्भरता का अध्ययन। सैद्धांतिक न्यूनतम चुंबकीय क्षेत्र (देखें पी। 4) चुंबकीय प्रेरण (पी। 4 देखें) एम्पीयर का नियम वर्तमान I के साथ एक कंडक्टर का प्रत्येक तत्व dl, प्रेरण B के साथ चुंबकीय क्षेत्र में स्थित है, एक बल dF = I dl × B से प्रभावित होता है। (1) वेक्टर dF की दिशा क्रॉस उत्पाद नियम द्वारा निर्धारित की जाती है: सदिश dl , B और dF सदिशों का दायां त्रिक बनाते हैं (चित्र 1)। वेक्टर dF सदिश dl और B वाले तल के लंबवत है। एम्पीयर बल dF की दिशा बाएं हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जा सकती है: यदि चुंबकीय प्रेरण वेक्टर हथेली में प्रवेश करता है, और बाहर की ओर चार उंगलियां कंडक्टर में करंट की दिशा में स्थित हैं, तो अंगूठा 90 ° मुड़ा हुआ है कंडक्टर के इस तत्व पर अभिनय करने वाले एम्पीयर बल की दिशा दिखाएगा। एम्पीयर बल मापांक की गणना सूत्र dF = I B sin α ⋅ dl द्वारा की जाती है, जहां α वैक्टर B और dl के बीच का कोण है। (2) 13 प्रायोगिक तकनीक कार्य में एम्पीयर बल वजन (चित्र 2) का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। बैलेंस बीम पर एक कंडक्टर को निलंबित कर दिया जाता है, जिसके माध्यम से I प्रवाहित होता है। मापा बल बढ़ाने के लिए, कंडक्टर को एक आयताकार फ्रेम 1 के रूप में बनाया जाता है, जिसमें एन मोड़ होते हैं। फ्रेम का निचला भाग इलेक्ट्रोमैग्नेट 2 के ध्रुवों के बीच स्थित होता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट 12 वी के वोल्टेज के साथ एक डीसी स्रोत से जुड़ा होता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट सर्किट में वर्तमान I EM एक रिओस्टेट R 1 द्वारा नियंत्रित होता है और एक एमीटर A1 द्वारा मापा जाता है। स्रोत से वोल्टेज बैलेंस केस पर स्थित टर्मिनलों 4 के माध्यम से इलेक्ट्रोमैग्नेट से जुड़ा होता है। फ्रेम में करंट I एक 12 V DC स्रोत द्वारा बनाया गया है, जिसे एक एमीटर A2 द्वारा मापा जाता है और एक रिओस्टेट R2 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। बैलेंस केस पर टर्मिनल 5 के माध्यम से फ्रेम को वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। इलेक्ट्रोमैग्नेट के ध्रुवों के बीच स्थित फ्रेम के कंडक्टरों के माध्यम से, करंट एक दिशा में बहता है। इसलिए, एम्पीयर बल फ्रेम के निचले हिस्से पर कार्य करता है F = I lBN , (3) जहां l फ्रेम के निचले हिस्से की लंबाई है; बी - विद्युत चुम्बक के ध्रुवों के बीच चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण। यदि फ्रेम में धारा की दिशा को चुना जाता है ताकि एम्पीयर बल लंबवत नीचे की ओर निर्देशित हो, तो इसे संतुलन के पैन 3 पर रखे वजन के गुरुत्वाकर्षण द्वारा संतुलित किया जा सकता है। यदि भार का द्रव्यमान m है, तो उनका गुरुत्वाकर्षण बल mg है और सूत्र (4) के अनुसार चुंबकीय प्रेरण mg है। (4) बी = आईएलएन उपकरण और सहायक उपकरण: एम्पीयर बल और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण को मापने के लिए उपकरण; वजन सेट। 14 कार्य के प्रदर्शन का क्रम कार्य का दायरा और प्रयोग करने की शर्तें शिक्षक या किसी व्यक्तिगत कार्य के प्रकार द्वारा निर्धारित की जाती हैं। 1. सुनिश्चित करें कि स्थापना का विद्युत सर्किट सही ढंग से इकट्ठा किया गया है। रिओस्टेट्स आर 1 और आर 2 पर अधिकतम प्रतिरोध दर्ज किया जाना चाहिए। 2. माप शुरू करने से पहले, संतुलन संतुलित होना चाहिए। तौल पैन तक केवल बगल के दरवाजे से ही प्रवेश होता है। हैंडल 6 को खुली स्थिति (चित्र 1) में घुमाकर शेष राशि (पिंजरे से हटा दी जाती है) को छोड़ दिया जाता है। तराजू को सावधानी से संभाला जाना चाहिए; माप के अंत के बाद, घुंडी 6 को बंद स्थिति में बदल दें। 3. एक नेटवर्क में इंस्टॉलेशन का समावेश शिक्षक द्वारा किया जाता है। 4. तालिका भरें। विद्युत माप उपकरणों की 1 विशेषताएं। तालिका 1 उपकरण का नाम उपकरण प्रणाली माप सीमा एक फ्रेम में वर्तमान ताकत को मापने के लिए एमीटर इलेक्ट्रोमैग्नेट में वर्तमान ताकत को मापने के लिए एमीटर = 0.5 ग्राम)। रिओस्टेट आर 1 का उपयोग करते हुए, वांछित मूल्य के विद्युत चुंबक सर्किट में करंट सेट करें (उदाहरण के लिए, I EM \u003d 0.2 A)। 6. शेष राशि को छोड़ दें और, रिओस्टेट R 2 का उपयोग करते हुए, फ्रेम में ऐसी धारा I का चयन करें ताकि शेष राशि संतुलित हो। प्राप्त परिणाम तालिका 2 में दर्ज किए गए हैं। तालिका 2 माप की संख्या I EM, A t, g I, A F, N 1 2 3 4 5 7. I EM के समान मान पर, पैराग्राफ 5 में इंगित चार और माप करें, हर बार वज़न का द्रव्यमान बढ़ाते हुए लगभग 0.2 15 8. प्रत्येक प्रयोग के लिए, भार F = mg के गुरुत्वाकर्षण के बराबर एम्पीयर बल की गणना करें। 9. कंडक्टर में एफ बनाम वर्तमान I प्लॉट करें, मैं एब्सिस्सा अक्ष के साथ मूल्यों की साजिश रच रहा हूं। यह निर्भरता इलेक्ट्रोमैग्नेट करंट I EM के एक निश्चित स्थिर मान पर प्राप्त की गई थी, इसलिए चुंबकीय प्रेरण का परिमाण भी स्थिर है। इसलिए, प्राप्त परिणाम हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि एम्पीयर का नियम कंडक्टर में वर्तमान ताकत के लिए एम्पीयर बल की आनुपातिकता के संदर्भ में संभव है: F ~ I। इलेक्ट्रोमैग्नेट की धारा पर चुंबकीय प्रेरण की निर्भरता का निर्धारण 10. बैलेंस पैन पर दिए गए द्रव्यमान का भार रखें (उदाहरण के लिए, एम = 1 ग्राम)। इलेक्ट्रोमैग्नेट करंट I EM (उदाहरण के लिए, 0.2 से 0.5 A तक) के पांच अलग-अलग मानों के साथ, फ्रेम सर्किट में ऐसी धाराओं I का चयन करें जो संतुलन को संतुलित करती हैं। तालिका में परिणाम रिकॉर्ड करें। 3. तालिका 3 माप की संख्या एम, जी आई ईएम, ए आई, ए बी, टी 1 2 3 4 5 11. सूत्र (5) का उपयोग करके, प्रत्येक प्रयोग में चुंबकीय प्रेरण बी के मूल्यों की गणना करें। स्थापना पर l और N के मान इंगित किए गए हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट करंट पर V की निर्भरता को प्लॉट करें, I EM के मानों को x-अक्ष के साथ प्लॉट करें। 12. किसी एक प्रयोग के लिए त्रुटि B ज्ञात कीजिए। सूत्रों का उपयोग करके सापेक्ष आंशिक त्रुटियों की गणना करें l ΔI εl = ; मैं =; ε एम = 10 −3। l मैं रिपोर्ट में प्राप्त विश्वास अंतराल को रिकॉर्ड करता हूं। निष्कर्ष में चर्चा कीजिए:- एम्पीयर के नियम के परीक्षण ने क्या दिखाया, क्या यह पूरा हुआ; निष्कर्ष किस आधार पर बनाया गया है; - किसी विद्युत चुम्बक का चुंबकीय प्रेरण उसकी वाइंडिंग में धारा पर कैसे निर्भर करता है; - क्या इस तरह की निर्भरता को I EM में और वृद्धि के साथ संरक्षित किया जाएगा (ध्यान रखें कि चुंबकीय क्षेत्र लोहे के कोर के चुंबकीयकरण के कारण है)। 16 नियंत्रण प्रश्न 1. एम्पीयर का नियम क्या है? एम्पीयर के बल की दिशा क्या है? यह चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर के स्थान पर कैसे निर्भर करता है? 2. कार्य में एकसमान चुंबकीय क्षेत्र कैसे निर्मित होता है? चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा क्या है? 3. इस कार्य में फ्रेम में दिष्ट धारा प्रवाहित क्यों होनी चाहिए? प्रत्यावर्ती धारा के उपयोग से क्या होगा? 4. काम में कई दर्जन मोड़ों से युक्त फ्रेम का उपयोग क्यों किया जाता है? 5. संस्थापन के सामान्य संचालन के लिए लूप में धारा की एक निश्चित दिशा का चयन करना क्यों आवश्यक है? धारा की दिशा क्या बदलेगी? आप लूप में धारा की दिशा कैसे बदल सकते हैं? 6. इलेक्ट्रोमैग्नेट वाइंडिंग में करंट की दिशा क्या बदलेगी? 7. कार्य में भार संतुलन किस स्थिति में प्राप्त होता है? 8. इस कार्य में एम्पीयर के नियम का कौन-सा परिणाम परखा जाता है? सन्दर्भ 1. ट्रोफिमोवा टी.आई. भौतिकी पाठ्यक्रम। 2000. 109, 111, 112. 17 प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.3 (27) कैथोनी-बीम ट्यूब की सहायता से एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट प्रभार का निर्धारण कार्य का उद्देश्य: आवेश की गति को नियंत्रित करने वाले कानूनों का अध्ययन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में कण; एक इलेक्ट्रॉन की गति और विशिष्ट आवेश का निर्धारण। सैद्धांतिक न्यूनतम लोरेंत्ज़ बल एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में गति v से गतिमान आवेश q लोरेंत्ज़ बल F l = qE + q v B से प्रभावित होता है, (1) जहाँ E विद्युत क्षेत्र की शक्ति है; बी - चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण। लोरेंत्ज़ बल को विद्युत और चुंबकीय घटकों के योग के रूप में दर्शाया जा सकता है: F l \u003d Fe + F m। लोरेंत्ज़ बल का विद्युत घटक F e \u003d qE (2) आवेश की गति पर निर्भर नहीं करता है। विद्युत घटक की दिशा आवेश के चिन्ह से निर्धारित होती है: q > 0 के लिए, सदिश E और Fe उसी तरह निर्देशित होते हैं; क्यू पर< 0 – противоположно. Магнитная составляющая силы Лоренца Fм = q v B (3) зависит от скорости движения заряда. Модуль магнитной составляющей определяется по формуле (4) F м = qvB sin α , где α - угол между векторами v и B . Направление магнитной составляющей определяется правилом векторного произведения и знаком заряда: для положительного заряда (q >0) एक ऋणात्मक आवेश (q) के लिए सदिशों का दायाँ त्रिक सदिश v, B और Fm (चित्र 1) द्वारा बनता है।< 0) – векторы v , B и − F м. Направление магнитной составляющей силы Лоренца можно определить и с помощью правила левой руки. Правило левой руки: расположите ладонь левой руки так, чтобы в нее входил вектор B , а четыре пальца направьте вдоль вектора v , тогда отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Fм, действующей на положительный заряд. В случае отрицательного заряда направление вектора Fм противоположно. В любом случае вектор Fм перпендикулярен плоскости, в которой лежат векторы v и B . Движение заряженных частиц в магнитном поле Если частица движется вдоль линии магнитной индукции (α = 0 или α = π), то sin α = 0 . Тогда согласно выражению (4) F м = 0 . В этом случае магнитное поле не влияет на движение заряженной частицы (рис. 2). Если заряженная частица движется перпендикулярно линиям магнитной индукции (α = π 2) , то sin α = 1 . Тогда согласно (4) Fм = qvB . Так как вектор этой силы всегда перпендикулярен вектору скорости v частицы, то сила Fм создает только нормальное (центростремительное) ускорение v2 an = , при этом скорость заряженной частицы изменяется только по наr правлению, не изменяясь по модулю. Частица в этом случае равномерно движется по дуге окружности, плоскость которой перпендикулярна линиям индукции (рис. 3). Если вектор скорости v заряженной частицы составляет с вектором B угол α , то магнитная составляющая силы Лоренца будет определяться согласно (3), а модуль согласно выражению (4). В этом случае частица участвует одновременно в двух движениях: поступательном с постоянной скоростью v || и равномерном вращении по окружности со скоростью v ⊥ . В результате траектория заряженной частицы имеет форму винтовой линии (рис. 4). 19 Удельный заряд частицы Удельный заряд частицы – это отношение заряда q частицы к ее массе q m. Величина – важная характеристика заряженной частицы. Для электрона m q e Кл = = 1,78 ⋅ 1011 . m me кг МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА В работе изучается движение электронов в однородных электрическом и магнитном полях. Источником электронов является электронная пушка 1 электроннолучевой трубки осциллографа (рис. 5). Электрическое поле создается между парой вертикально отклоняющих пластин 2 электроннолучевой трубки при подаче на них напряжения U. (Горизонтально отклоняющие пластины 3 в работе не используются.) Напряженность E электрического поля направлена вертикально. Магнитное поле создается двумя катушками 4, симметрично расположенными вне электроннолучевой трубки, при пропускании по ним электрического тока. Вектор магнитной индукции B направлен горизонтально и перпендикулярно оси трубки. В отсутствии электрического и магнитного полей электроны движутся вдоль оси трубки с начальной скоростью v o , при этом светящееся пятно на- 20 ходится в центре экрана. При подаче напряжения U на пластины 2 между ними создается электрическое поле, напряженность которого E перпендикулярно вектору начальной скорости электронов. В результате пятно смещается. Величину y этого смещения можно измерить, воспользовавшись шкалой на экране осциллографа. Однако в электрическом поле на электрон действует согласно (2) электрическая составляющая силы Лоренца FЭ = eE , (5) где е – заряд электрона. Заряд электрона отрицательный (е < 0), поэтому сила FЭ направлена противоположно полю. Эта сила сообщает электрону ускорение a y в направлении оси Y, не влияя на величину скорости электрона вдоль оси X: v x = v 0 . Из основного закона динамики поступательного движения eE FЭ = ma y и (5) a y = , где m – масса электрона. В результате, пролетая m l область электрического поля за время t = 1 , где l1 – длина пластин, электрон vo смещается по оси Y на расстояние a y t 2 eE l12 y1 = = . 2 2mvo2 После вылета из поля электрон летит прямолинейно под некоторым v y a y t eE l1 = = . углом α к оси Х, причем согласно рисунку tgα = v x v o mvo2 21 Окончательно смещение пятна от центра экрана (рис. 2) в электрическом поле равно y = y1 + y 2 , где eE l 1 ⎛ l 1 ⎞ ⎜⎜ + l 2 ⎟⎟ . (6) y = y1 + l 2tgα = mvo2 ⎝ 2 ⎠ Если по катушкам 4 (рис. 5) пропустить электрический ток, то на пути электронов возникнет магнитное поле. Изменяя силу тока I в катушках, можно подобрать такую величину и направление магнитной индукции B , что магнитная составляющая силы Лоренца FМ скомпенсирует электрическую составляющую FЭ. В этом случае пятно снова окажется в центре экрана. Это будет при условии равенства нулю силы Лоренца eE + e v o B = 0 или E + v o B = 0 . Как видно из рис. 7, это условие выполняется, если вектор магнитной индукции B перпендикулярен векторам E и v o , что реализовано в установке. Из этого условия можно определить скорость электронов E (7) vo = . B Поскольку практически измеряется напряжение U, приложенное к пластинам, и расстояние d между ними, то пренебрегая краевыми эффектами можно считать, что E = [ U d ] , тогда U . (8) Bd Измеряя смещение у электронного пучка, вызванное электрическим полем Е, а затем подбирая такое магнитное поле В, чтобы смещение стало равным нулю, можно из уравнений (6) и (8) определить удельный заряд электрона yU e . (9) = m ⎛ l1 ⎞ 2 B dl 1 ⎜ + l 2 ⎟ ⎝2 ⎠ Схема установки показана на рис. 8. Электроннолучевая трубка расположена в корпусе осциллографа 1, на передней панели которого находится экран трубки 2 и две пары клемм. Клеммы ПЛАСТИНЫ соединены с вертикально отклоняющими пластинами трубки. Клеммы КАТУШКИ соединены с катушками 4 электромагнита, создающего магнитное поле. (Расположение катушек видно через прозрачную боковую стенку осциллографа.) Выпрямитель 5 и блок 6 служат для создания, регулировки и измерения постоянного напряжения на управляющих пластинах трубки и постоянного тока через катушки электромагнита. Переключатель K1 позволяет изменить полярность vo = 22 напряжения на пластинах, а переключатель K 2 – направление тока через катушки электромагнита. Параметры установки: d = 7,0 мм; l1 = 25,0 мм; l 2 = 250 мм. Приборы и принадлежности: осциллограф с электроннолучевой трубкой; выпрямитель; блок коммутации с электроизмерительными приборами. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Заполните табл. 1 характеристик электроизмерительных приборов. Таблица 1 Наименование прибора Вольтметр Миллиамперметр Система прибора Предел измерения Цена Класс Приборная деления точности погрешность ΔU пр ΔI пр 2. Тумблером 3 (рис. 8) включите осциллограф. Ручками ЯРКОСТЬ и ФОКУС, расположенными на верхней панели осциллографа, добейтесь четкости пятна на экране. Ручкой ↔ установите пятно в центр экрана. 3. Тумблером К включите выпрямитель. Ручками П 1 и П 2 установите нулевые показания вольтметра и миллиамперметра. 4. Условия проведения эксперимента (значения напряжения U на пластинах) задаются преподавателем или вариант индивидуального занятия. 23 5. Ручкой П 1 установите нужное напряжение на пластинах и измерьте смещение у луча от центра экрана. Результат измерения в зависимости от направления смещения («вверх» или «вниз») запишите в табл.2. Таблица 2 U, В y y вверх, вниз, мм мм у, мм I1, А I2, А I , А В, Тл vo , м/с e/m, Кл/кг 6. С помощью ручки П 2 и переключателя K 2 подберите такой ток I1 в катушках, чтобы пятно вернулось в центр экрана. Значение силы тока запишите в табл. 2. 7. Измерения, указанные в пункте 5 и 6, проведите при двух других значениях напряжения U . 8. Тумблером K 1 измените полярность напряжения на пластинах и повторите измерения, указанные в пунктах 5, 6 и 7. 9. По приложенному к установке градуировочному графику электромагнита и по среднему значению силы тока I в каждом испытании определите значения магнитной индукции В и занесите их в табл. 2. 10. По формуле (8) рассчитайте скорость электронов в каждом опыте и среднее значение v o по всем испытаниям. 11. Используя формулу eU a = m vo 2 2 , рассчитайте анодное напряжение в электронной пушке. 12. По формуле (9) рассчитайте значение удельного заряда электрона в e по всем испытаниям. каждом опыте и среднее значение m 13. По результатам одного из опытов рассчитайте абсолютную погрешность удельного заряда электрона Δ me = ε e me . Здесь ε = ε y2 + εU2 + ε B2 + ε d2 + ε l21 + ε l22 . Относительные частные погрешности рассчитайте по формулам Δy ΔU 2ΔB Δd Δ l (l +l) Δl εy = ; εU = ; εB = ; εd = ; ε l1 = 1l 1 2 ; ε l 2 = l 2 . ⎞ ⎛ 1 +l y U B d l1 ⎜ 1 +l 2 ⎟ 2 ⎝2 ⎠ 2 В качестве Δу используйте приборную погрешность шкалы на экране осциллографа, в качестве ΔU – приборную погрешность вольтметра. Погрешность ΔВ определяется по градуировочному графику по величине ΔI пр. Запишите в отчет полученный доверительный интервал величины e m . 24 15. В выводах – укажите, что наблюдалось в работе; e ; согласие считается хоро– сравнить полученное и табличное значения m шим, если табличное значение попадает в найденный доверительный интервал; – указать, измерение какой величины внесло основной вклад в погрешe . ность величины m КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Сила Лоренца. Направление ее составляющих. 2. Зависит ли от знака заряда сила, действующая на него со стороны: а) электрического поля; б) магнитного поля? 3. Зависит ли от скорости и направления движения заряда сила, действующая на него: а) в электрическом поле; б) в магнитном поле? 4. Как движется электрон: а) в поле между пластинами; б) слева от пластин; в) справа от пластин? 5. Отличается ли скорость электрона до и после пластин? 6. Как изменится смещение пятна на экране, если а) скорость электронов увеличить вдвое; б) анодное напряжение увеличить вдвое? 7. Изменяется ли при движении заряда в однородном магнитном поле: а) направление скорости; б) величина скорости? 8. Каким должно быть взаимное расположение однородных электрического и магнитного полей, чтобы электрон мог двигаться в них с постоянной скоростью? При каком условии возможно такое движение? 9. Какую роль в электронной пушке играют катод, модулятор, аноды? 10. Какую роль в электроннолучевой трубке играют: а) электронная пушка; б) отклоняющие пластины; в) экран? 11. Как в установке создаются однородные поля: а) электрическое; б) магнитное? 12. Как изменяется смешение пятна на экране при изменении направления тока в катушках? Библиографический список 1. Трофимова Т.И. Курс физики. 2000. §§ 114, 115. 25 Лабораторная работа № 4 (28) ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА С ПОМОЩЬЮ ИНДИКАТОРНОЙ ЛАМПЫ Цель работы: изучение закономерностей движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях; определение удельного заряда электрона. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МИНИМУМ Магнитная индукция (смотрите с. 4) Сила Лоренца (смотрите с. 17) Движение заряженных частиц в магнитном поле (смотрите с. 18) Удельный заряд электрона (смотрите с. 19) МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА В работе удельный заряд me электрона определяется путем наблюдения движения электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях. Электрическое поле создается в пространстве между анодом и катодом вакуумной электронной лампы. Катод К расположен по оси цилиндрического анода А (рис.1), между ними приложено анодное напряжение U a . На рис. 2 показано сечение лампы плоскостью XOY . Как видим, напряженность электричеr ского поля E имеет радиальное направление. Лампа расположена в центре соленоида (катушки), создающего однородное магнитное поле, вектор индукции r B которого параллелен оси лампы. На электроны, выходящие из катода благодаря термоэлектронной эмиссии, со стороны электрического поля действует электрическая составляющая r r силы Лоренца FЭ = eE , которая ускоряет электроны к аноду. Со стороны магr r r нитного поля действует магнитная составляющая силы Лоренца FM = e , r которая направлена перпендикулярно скорости v электрона (рис. 2), поэтому его траектория искривляется. 26 На рис. 3 показаны траектории электронов в лампе при различных значениях индукции В магнитного поля. В отсутствии магнитного поля (В = 0) траектория электрона прямолинейна и направлена вдоль радиуса. При слабом поле траектория несколько искривляется. При некотором значении индукции B = B 0 траектория искривляется настолько, что касается анода. При достаточно сильном поле (B > बी 0), इलेक्ट्रॉन एनोड से बिल्कुल भी नहीं टकराता और कैथोड में वापस आ जाता है। बी = बी 0 के मामले में, हम मान सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन एक सर्कल के साथ एक त्रिज्या आर = आरए / 2 के साथ चलता है, जहां रा एनोड की त्रिज्या है। बल FM = evB एक सामान्य (केन्द्रापसारक) त्वरण बनाता है, इसलिए, अनुवाद गति की गतिशीलता के मूल नियम के अनुसार, mv 2 (1) = evB । r इलेक्ट्रॉन की गति इस स्थिति से ज्ञात की जा सकती है कि इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉन के पथ पर विद्युत क्षेत्र बलों के कार्य के बराबर होती है mv 2 = eU a , जहाँ से 2 v = 2eU ए। m (2) 27 वेग v के लिए इस मान को समीकरण (1) में प्रतिस्थापित करने पर और उस r = ra / 2 को ध्यान में रखते हुए, हम एक इलेक्ट्रॉन 8U e = 2 a2 के विशिष्ट आवेश के लिए एक व्यंजक प्राप्त करते हैं। एम बी ओ रा फॉर्मूला (3) किसी को मान की गणना करने की अनुमति देता है (3) ई एम अगर, एनोड वोल्टेज यू ए के दिए गए मूल्य पर, कोई चुंबकीय प्रेरण बो का ऐसा मान पाता है जिस पर इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र एनोड सतह को छूता है . इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र का निरीक्षण करने के लिए एक संकेतक लैंप का उपयोग किया जाता है (चित्र 4)। कैथोड K बेलनाकार एनोड A की धुरी के साथ स्थित है। कैथोड को एक फिलामेंट द्वारा गर्म किया जाता है। कैथोड और एनोड के बीच एक स्क्रीन E होता है, जिसमें एक शंक्वाकार सतह का आकार होता है। स्क्रीन फॉस्फोर की एक परत से ढकी होती है, जो इलेक्ट्रॉनों के टकराने पर चमकती है। दीपक की धुरी के समानांतर, कैथोड के पास, एक पतला तार होता है - एंटीना Y, एनोड से जुड़ा होता है। व्हिस्कर के पास से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों को इसके द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, इसलिए स्क्रीन पर एक छाया बनती है (चित्र 5)। छाया की सीमा दीपक में इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र से मेल खाती है। दीपक को सोलनॉइड के केंद्र में रखा जाता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, प्रेरण वेक्टर आर बी जिसमें से दीपक की धुरी के साथ निर्देशित किया जाता है। सोलेनॉइड 1 और लैम्प 2 को स्टैंड पर रखा गया है (चित्र 6)। पैनल पर स्थित टर्मिनलों को सोलनॉइड वाइंडिंग से, कैथोड फिलामेंट से, लैम्प के कैथोड और एनोड से जोड़ा जाता है। सोलनॉइड रेक्टिफायर द्वारा संचालित होता है। एनोड वोल्टेज का स्रोत और कैथोड हीटिंग वोल्टेज रेक्टिफायर होता है। सोलनॉइड में करंट को एमीटर ए का उपयोग करके मापा जाता है, एनोड वोल्टेज यू को वोल्टमीटर वी द्वारा मापा जाता है। स्विच पी आपको सोलनॉइड वाइंडिंग में करंट की दिशा बदलने की अनुमति देता है। 28 सोलनॉइड के केंद्र में चुंबकीय प्रेरण, और इसलिए, संकेतक लैंप के अंदर μo I N के अनुपात से निर्धारित होता है, (4) B= 2 2 4R + l जहां μ0 = 1.26·10 – 6 H/m चुंबकीय स्थिरांक है ; मैं - सोलेनोइड में वर्तमान ताकत; N फेरों की संख्या है, R त्रिज्या है, l परिनालिका की लंबाई है। इस मान B को व्यंजक (3) में प्रतिस्थापित करने पर, हम इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश को निर्धारित करने के लिए एक सूत्र प्राप्त करते हैं e 8U a (4R 2 + l 2), = m μo2 I o2 N 2ra2 (5) जहां I o का मान है सोलेनोइड में करंट, जिस पर इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र स्क्रीन के बाहरी किनारे को छूता है। यह देखते हुए कि यूए और आई0 व्यावहारिक रूप से मापा जाता है, और मान एन, आर, एल, आरए स्थापना पैरामीटर हैं, सूत्र (5) से हम एक इलेक्ट्रॉन यू ई (6) = के विशिष्ट चार्ज को निर्धारित करने के लिए एक गणना सूत्र प्राप्त करते हैं। A 2a , m Io जहाँ A - संस्थापन स्थिरांक A= (8 4R 2 + l 2 μo2 N 2ra2)। (7) 29 उपकरण और सहायक उपकरण: संकेतक लैंप, सोलनॉइड, एमीटर और वोल्टमीटर के साथ प्रयोगशाला स्टैंड; दो रेक्टिफायर। कार्य निष्पादन का क्रम 1. टैब भरें। 1 एमीटर और वाल्टमीटर की विशेषताएं। तालिका 1 नाम डिवाइस उपकरण प्रणाली वोल्टमीटर माप सीमा डिवीजन मूल्य शुद्धता वर्ग ΔI पीआर एमीटर 2. 3. 4. उपकरण त्रुटि यू पीआर अंजीर के अनुसार तारों के सही कनेक्शन की जांच करें। 6. रेक्टिफायर्स के एडजस्टिंग नॉब्स को सबसे बाईं ओर ले जाएँ। रिपोर्ट में स्थापना पर इंगित पैरामीटर लिखें: घुमावों की संख्या एन, लंबाई एल और त्रिज्या आर सोलनॉइड। एनोड त्रिज्या आरए = 1.2 सेमी तालिका में रिकॉर्ड करें। 2 शिक्षक द्वारा दिए गए U के मान के मापन के परिणाम या किसी व्यक्तिगत कार्य का एक प्रकार। तालिका 2 माप की संख्या Ua, V I o1, А I o2, А Io, em, C/kg 1 2 3 5. रेक्टिफायर एडजस्टिंग नॉब 4 आवश्यक वोल्टेज मान U a। साथ ही लैम्प स्क्रीन चमकने लगती है। रेक्टिफायर एडजस्टमेंट नॉब 3 का उपयोग करके सोलनॉइड में करंट I को धीरे-धीरे बढ़ाएं और इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की वक्रता का निरीक्षण करें। तालिका में चयन करें और लिखें। 2 वर्तमान I o1 का मान है जिस पर इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र स्क्रीन के बाहरी किनारे को छूता है। 30 7. 8. 9. परिनालिका धारा को शून्य कर दें। स्विच P को दूसरी स्थिति में ले जाएँ, जिससे परिनालिका में धारा की दिशा विपरीत दिशा में बदल जाए। तालिका में चयन करें और लिखें। 2 वर्तमान I o 2 का मान है जिस पर इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र फिर से स्क्रीन के बाहरी किनारे को छूता है। पैराग्राफ 5-7 में इंगित माप, एनोड वोल्टेज यू ए के दो और मूल्यों पर ले जाते हैं। एनोड वोल्टेज के प्रत्येक मान के लिए, तालिका में गणना और रिकॉर्ड करें। 2 औसत वर्तमान मान I o = (I o1 + I o 2) / 2। 10. सूत्र (7) के अनुसार, स्थापना के स्थिरांक ए की गणना करें और रिपोर्ट में परिणाम लिखें। 11. A के मान और I o के औसत मान का उपयोग करके, U a के प्रत्येक मान के लिए सूत्र (6) e के अनुसार गणना करें। तालिका में लिखने के लिए गणना परिणाम। 2. i. + 2ra + ε l2 + ε 2R, U a 2ΔI o 2Δra 2lΔl 8RΔR, ra =, Io =, εl =,। = R Io Ua ra 4R 2 + l 2 4R 2 + l 2 यहाँ U a वोल्टमीटर की वाद्य त्रुटि है। वर्तमान ताकत I o की त्रुटि के रूप में, दो त्रुटियों में से सबसे बड़ी चुनें: U में यादृच्छिक एक \u003d त्रुटि ΔI 0sl \u003d I o1 - I o 2 2 और एमीटर I पीआर की वाद्य त्रुटि (उपकरण की तालिका देखें) विशेषताएँ)। त्रुटियों ra , l , R को संख्यात्मक रूप से दिए गए मानों की त्रुटियों के रूप में परिभाषित किया गया है। 14. एक इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश को निर्धारित करने का अंतिम परिणाम, e e सीना को विश्वास अंतराल के रूप में लिखें: = ±Δ। एम एम एम 31 15. काम पर निष्कर्ष में, लिखो: - काम में क्या अध्ययन किया गया था; - इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण पर (गुणात्मक रूप से) कैसे निर्भर करती है; - परिनालिका में धारा की दिशा कैसे और क्यों इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र को प्रभावित करती है; - क्या परिणाम प्राप्त होता है; - क्या इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश का तालिका मान प्राप्त विश्वास अंतराल के भीतर आता है; - इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश की माप त्रुटि में किस मूल्य ने मुख्य योगदान दिया है, इसकी माप त्रुटि। नियंत्रण प्रश्न क्या निर्धारित करता है और उन्हें कैसे निर्देशित किया जाता है: ए) लोरेंत्ज़ बल का विद्युत घटक; बी) लोरेंत्ज़ बल का चुंबकीय घटक? 2. उन्हें कैसे निर्देशित किया जाता है और वे संकेतक लैंप में परिमाण में कैसे बदलते हैं: ए) विद्युत क्षेत्र; बी) चुंबकीय क्षेत्र? 3. लैम्प में इलेक्ट्रॉनों का वेग कैथोड से दूरी के साथ परिमाण में किस प्रकार परिवर्तित होता है? क्या चुंबकीय क्षेत्र गति को प्रभावित करता है? 4. चुंबकीय प्रेरण के साथ लैंप में इलेक्ट्रॉनों का प्रक्षेपवक्र क्या है: ए) बी = 0; बी) बी = बो; ग) बी< Bo ; г) B >बो? 5. एनोड के पास इलेक्ट्रॉनों का त्वरण क्या है और यह चुंबकीय प्रेरण B = Bo पर कैसे निर्देशित होता है? 6. संकेतक लैंप में वे क्या भूमिका निभाते हैं: ए) स्क्रीन; बी) एक तार-मूंछ? 7. एनोड वोल्टेज U a में वृद्धि के साथ लैम्प स्क्रीन की चमक क्यों बढ़ जाती है? 8. लैम्प में कैसे निर्मित होता है: a) विद्युत क्षेत्र; बी) चुंबकीय क्षेत्र? 9. इस कार्य में परिनालिका की क्या भूमिका है? परिनालिका में पर्याप्त संख्या में फेरे (कई सौ) क्यों होने चाहिए? 10. काम करता है: ए) विद्युत; बी) लोरेंत्ज़ बल का चुंबकीय घटक? 1. ग्रंथ सूची सूची 1. ट्रोफिमोवा टी.आई. भौतिकी का पाठ्यक्रम, 2000, 114, 115. 32 प्रयोगशाला कार्य संख्या 5.5 (29) एक फेरोमैग्नेट के चुंबकीय गुणों की जांच कार्य का उद्देश्य: पदार्थ के चुंबकीय गुणों का अध्ययन; फेरोमैग्नेट के चुंबकीय हिस्टैरिसीस लूप का निर्धारण। किसी पदार्थ के सैद्धांतिक न्यूनतम चुंबकीय गुण सभी पदार्थ, जब एक चुंबकीय क्षेत्र में पेश किए जाते हैं, कुछ हद तक चुंबकीय गुण प्रदर्शित करते हैं, और इन गुणों के अनुसार उन्हें हीरामैग्नेट, पैरामैग्नेट और फेरोमैग्नेट में विभाजित किया जाता है। पदार्थ के चुंबकीय गुण परमाणुओं के चुंबकीय क्षणों के कारण होते हैं। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया कोई भी पदार्थ अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो बाहरी क्षेत्र पर आरोपित होता है। पदार्थ की ऐसी अवस्था की मात्रात्मक विशेषता चुंबकत्व J है, जो पदार्थ के एक इकाई आयतन में परमाणुओं के चुंबकीय क्षणों के योग के बराबर होती है। चुंबकीयकरण बाहरी चुंबकीय क्षेत्र J = H की तीव्रता H के समानुपाती होता है, (1) जहां एक आयामहीन मात्रा है, जिसे चुंबकीय संवेदनशीलता कहा जाता है। पदार्थ के चुंबकीय गुण, के मान के अलावा, चुंबकीय पारगम्यता μ = +1 द्वारा भी विशेषता है। (2) चुंबकीय पारगम्यता μ उस संबंध में शामिल है जो पदार्थ B = μo μH में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत H और प्रेरण B से संबंधित है, (3) जहां μo = 1.26 ⋅10 −6 H/m है चुंबकीय स्थिरांक। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में प्रतिचुंबकीय परमाणुओं का चुंबकीय क्षण शून्य के बराबर होता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में, परमाणुओं के प्रेरित चुंबकीय क्षण, लेन्ज़ नियम के अनुसार, बाहरी क्षेत्र के विरुद्ध निर्देशित होते हैं। चुंबकीयकरण J को उसी तरह निर्देशित किया जाता है, इसलिए, प्रतिचुंबक . के लिए< 0 и μ < 1 . После удаления диамагнетика из поля его намагниченность вследствие теплового движения атомов исчезает. Магнитные моменты атомов парамагнетиков в отсутствии внешнего магнитного поля не равны нулю, но без внешнего поля они ориентированы хаотично. Внешнее магнитное поле приводит к частичной ориентации магнитных моментов по направлению внешнего поля в той степени, насколько это позволяет тепловое движение атомов. Для парамагнетиков 0 < χ << 1 ; величина μ чуть превосходит единицу. При выключении внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетиков исчезает под действием теплового движения. Магнитные моменты атомов ферромагнетиков в пределах малых областей (доменов) самопроизвольно (спонтанно) ориентированы одинаково. В 33 отсутствии внешнего магнитного поля в размагниченном ферромагнетике магнитные моменты доменов ориентированы хаотично. При включении внешнего магнитного поля результирующие магнитные моменты доменов ориентируются по полю, значительно усиливая его. Магнитная восприимчивость χ ферромагнетиков может достигать нескольких тысяч. Магнитный гистерезис Величина намагниченности J ферромагнетика зависит от напряженности Н внешнего поля и от предыстории образца. На рис. 1 приведена зависимость J(H), которая характеризует процесс намагничивания ферромагнетика. В точке 0 ферромагнетик полностью размагничен. По мере увеличения напряженности Н намагниченность J образца увеличивается нелинейно. Участок 0-1 называется основной кривой намагничивания. Уже при сравнительно небольших значениях Н намагниченность стремится к насыщению Jнас, что соответствует ориентации всех магнитных моментов доменов по направлению индукции внешнего поля. Если после достижения Jнас уменьшать напряженность внешнего магнитного поля, то намагниченность будет изменяться по кривой 1-2, расположенной выше основной кривой намагниченности. Когда внешнее поле станет равным нулю, в ферромагнетике сохранится остаточная намагниченность Jост. При противоположном направлении напряженности внешнего поля намагниченность, следуя по кривой 2-3, вначале обратится в ноль, а затем, также изменив направление на противоположное, будет стремиться к насыщению. Значение напряженности Нк, при котором J обращается в ноль, называется коэрцитивной силой. Если продолжить процесс перемагничивания вещества, то получится замкнутая кривая 1-2-3-4-1, которая называется петлей магнитного гистерезиса. По форме петли гистерезиса ферромагнетики разделяются на жесткие и мягкие. Жестким ферромагнетикам соответствует широкая петля и большая коэрцитивная сила (Н К ≥ 10 3 А/м). Такие вещества используются для изготовления постоянных магнитов. Мягким ферромагнетикам присуща узкая петля и небольшое значение коэрцитивной силы (Н К = 1K10 2 А/м). Они используются для изготовления сердечников трансформаторов, электромагнитов, реле. Ферромагнетики в отличие от диамагнетиков и парамагнетиков обладают существенной особенностью: для каждого из таких материалов имеется присущая только им температура, при которой исчезают ферромагнитные свойства. Эта температура называется точкой Кюри. При нагревании материала выше точки Кюри ферромагнетик превращается в парамагнетик. Это 34 объясняется тем, что при высоких температурах доменные образования в ферромагнетике исчезают. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Намагниченность ферромагнитного образца в данной работе измеряется с помощью магнитометрической установки, схема которой показана на рис. 2. Между одинаковыми соленоидами (катушками) 1 на их оси расположен компас 2. По соленоидам протекают одинаковые токи силой I , но в про- тивоположных направлениях. Поэтому вблизи магнитной стрелки компаса соленоиды создают равные, но противоположные по направлению магнитные поля, которые взаимно компенсируются и не вызывают отклонения стрелки. В этом случае стрелка устанавливается в направлении горизонтальной составляющей B Г индукции магнитного поля Земли. Ось соленоидов предварительно ориентируется перпендикулярно вектору B Г. При помещении в один из соленоидов ферромагнитного образца 3 образец намагничивается и создает вблизи стрелки компаса некоторое магнитное поле с индукцией B ⊥ B Г. Стрелка повернется на угол ϕ и установится вдоль результирующего поля B рез = B + B Г. Как следует из рис. 2, (1) B = B Г ⋅ tgϕ . Величина индукции В магнитного поля, создаваемого образцом вблизи стрелки, пропорциональна намагниченности J образца B = kJ , (2) где коэффициент k зависит от формы и размеров образца и его расположения относительно компаса, то есть является постоянной установки. Таким образом, расчетная формула для определения намагниченности B tgϕ . (3) J= Г k 35 Напряженность H магнитного поля соленоида может быть рассчитана по формуле H = nI , (4) где I - сила тока в соленоиде; n - число витков, приходящихся на единицу длины соленоида. Значения k и n указаны на установке. Общий вид установки показан на рис.3. Соленоиды 1, компас 2 и амперметр 3 размещены на подставке 4. С помощью переключателя 5 изменяется направление тока в соленоидах. Соленоиды питаются от выпрямителя 6. Переключателем 9 соленоиды подключаются к постоянному или к переменному напряжению. Приборы и принадлежности: магнитометрическая установка; выпрямитель; ферромагнитный образец. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Объем работы, и условия проведения опыта устанавливаются преподавателем или вариантом индивидуального задания. 1. Заполните табл. 1 характеристик миллиамперметра. Таблица 1 Наименование прибора Миллиамперметр Система прибора Предел измерения Цена Класс Приборная деления точности погрешность ΔI пр 2. Расположите подставку с соленоидами так, чтобы ось соленоидов была перпендикулярна горизонтальной составляющей B Г магнитного поля Земли. Компас закреплен так, что при этом его стрелка установится на нуле- 36 вое деление. Подайте на соленоиды постоянное напряжение, для этого переключатель 9 (рис.3) поставьте в положение (=). При этом соленоиды подключаются к клеммам 7. Не вставляя ферромагнитный образец в соленоид, включите выпрямитель и убедитесь, что магнитные поля соленоидов вблизи стрелки компаса компенсируются: стрелка не должна заметно отклоняться при увеличении силы тока в соленоидах с помощью ручки 10 выпрямителя. 3. Выключите выпрямитель, вставьте образец в один из соленоидов. Далее необходимо размагнитить образец. Для этого подключите соленоиды к клеммам 8 переменного напряжения, то есть, поставьте переключатель 9 в положение (~) . Включите выпрямитель и ручкой 10 доведите силу переменного тока в соленоидах до 2 А (измеряется амперметром выпрямителя) и постепенно уменьшайте его до нуля. Магнитная стрела должна находиться попрежнему на нулевом делении. 4. При нулевом значении силы тока в соленоидах (ручка 10 находится в крайнем левом положении) поставьте переключатель 9 в положение (=), подключив тем самым соленоиды к источнику постоянного напряжения. Установка и образец готовы к проведению изучения магнитных свойств образца. 5. Ступенчато увеличивая силу тока I от 0 до 500 мА, измерьте угол ϕ отклонения стрелки компаса, соответствующий каждому значению силы тока I . В интервале значений от 0 до 100 мА измерения надо делать через каждые 20 мА, а при больших значениях – через каждые 100 мА. Силу тока можно изменять только в сторону возрастания, уменьшение силы тока при его регулировке недопустимо. Измеренные значения I и ϕ запишите в две первые колонки (Ток +) табл. 2. Таблица 2 Ток + I , мА ϕ , град. Ток – I , мА ϕ , град. Ток + I , мА ϕ , град. (Еще 17 строк) В результате выполнения этого пункта строится основная кривая намагничивания (участок 0–1 на рис. 1). 6. Уменьшая ток в соленоидах до нуля так же, как указано в пункте 4, измерьте необходимые величины на участке 1–2 петли гистерезиса (рис.1). При этом ток можно регулировать только в сторону уменьшения. Результаты измерений I и ϕ запишите по-прежнему в две первые колонки табл. 2. 7. При нулевом значении силы тока в соленоидах переключите тумблер 5 (рис.3) в другое крайнее положение, изменив при этом направление тока в соленоидах на противоположное. Измерьте необходимые величины на участке 2–3 кривой гистерезиса (рис. 1). При этом силу тока следует регулировать только в направлении увеличения такими же ступенями, как в пункте 4. Результаты измерений I и ϕ запишите в две средние колонки «Ток–». Обратите внимание, что на этом участке кривой намагничивания происходит изме- 37 нение знака величины J и, следовательно, знака угла ϕ . Это надо отметить в таблице, указывая знак ϕ . 8. Постепенно уменьшая ток до нуля, измерьте величины I и ϕ на участке 3–4 кривой намагничивания. Результаты запишите в колонки «Ток–». 9. Тумблером 5 (рис. 3) измените, направление тока и, увеличивая силу тока, измерьте необходимые величины на последнем участке 4–1 кривой гистерезиса. Результаты измерений I и ϕ запишите в две правые колонки (Ток +) с указанием знака угла ϕ . 10. Постройте кривую магнитного гистерезиса, откладывая по осям координат (в зависимости от задания) или I и ϕ , или J и H , или B и H . 11. На основании полученной кривой гистерезиса рассчитайте по формулам (3) и (4) остаточную намагниченность J ост образца и коэрцитивную силу Н к. Величины k и n указаны на установке. 12. Для одной из точек на основной кривой намагничивания рассчитайте по формулам (3), (4), (1) и (2) значения магнитной восприимчивости χ и магнитной проницаемости μ ферромагнетика. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Чем обусловлены магнитные свойства: а) парамагнетиков; б) ферромагнетиков; в) диамагнетиков? 2. Дайте определение намагниченности. 3. Что характеризуют: а) магнитная восприимчивость; б) магнитная проницаемость? 4. Что такое основная кривая намагничивания? 5. Что такое: а) остаточная намагниченность; б) коэрцитивная сила; в) намагниченность насыщения? 6. В чем различие между жесткими и мягкими ферромагнетиками? Где они применяются? 7. Какая температура для ферромагнетиков называется точкой Кюри? 8. Как располагается магнитная стрелка, если ток в соленоидах отсутствует? Почему включение тока в соленоидах не влияет на положение стрелки? 9. Как надо ориентировать установку перед началом измерений? 10. Как устанавливается магнитная стрелка при намагничивании образца? 11. Почему перед получением петли гистерезиса образец должен быть размагничен? Как осуществляется размагничивание? ЛИТЕРАТУРА 1. Трофимова Т.И. Курс физики. 2000. § 132, 133, 135, 136. 2. Матвеев Н.Н., Постников В.В., Саушкин В.В. Физика. 2002.- С. 79-82. 38 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ Универсальная газовая постоянная Магнитная постоянная Электрическая постоянная Заряд электрона Масса электрона Удельный заряд электрона Горизонтальная составляющая индукции магнитного поля Земли (на широте Воронежа) R = 8,31 Дж/(моль⋅К) μ o = 1,26⋅10 – 6 Гн/м ε o = 8,85⋅10 – 12 Ф/м е = 1,6⋅10 – 19 Кл m = 0,91⋅10 – 30 кг e/m = 1,76⋅10 11 Кл/кг B Г = 2,0⋅10 – 5 Тл 2. ДЕСЯТИЧНЫЕ ПРИСТАВКИ К НАЗВАНИЯМ ЕДИНИЦ Г – гига (10 9) М – мега (10 6) к – кило (10 3) д – деци (10 – 1) с – санти (10 – 2) м – милли (10 – 3) Например: 1 кОм = 10 3 Ом; мк – микро (10 – 6) н – нано (10 – 9) п – пико (10 – 12) 1мА = 10 – 3 А; 1 мкФ = 10 – 6 Ф. 3. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ НА ШКАЛЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Обозначение единицы измерения Ампер Вольт Миллиампер, милливольт Микроампер, микровольт А V mA, mV μ А, μ V Обозначение принципа действия (системы) прибора Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой Электромагнитный прибор с подвижным ферромагнитным сердечником Положение шкалы прибора Горизонтальное Вертикальное Обозначение рода тока Прибор для измерения постоянного тока (напряжения) Прибор для измерения переменного тока (напряжения) Другие обозначения Класс точности Изоляция между электрической цепью прибора и корпусом испытана напряжением (кВ) ⊥ –– ~ 0,5 1,0 и др. 39 Пределом измерения прибора называется то значение измеряемой величины, при котором стрелка прибора отклоняется до конца шкалы. На многопредельных приборах пределы измерений указаны около клемм или около переключателей диапазонов. Цена деления шкалы равна значению измеряемой величины, которое вызывает отклонение стрелки прибора на одно деление шкалы. Если предел измерения xm и шкала имеет N делений, то цена деления c = x m / N . Δ x np Класс точности прибора γ = ⋅ 100% , где Δ x np - максимальная xm погрешность прибора; x m - предел измерения. Значение γ приведено на шкале прибора. Зная класс точности γ , можно определить приборную погрешность x Δ x np = γ m ., 100 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основная литература 1 Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: Учебное пособие.– 6-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.– 542 с. Дополнительная литература 1 Курс физики [Текст] / под ред. В.Н. Лозовского.– 2-е изд., испр.– СПб.: Лань, 2001.–Т.1.– 576 с. 2 Курс физики [Текст] / под ред. В.Н. Лозовского.– 2-е изд., испр.– СПб.: Лань.– 2001.Т.2.– 592 с. 3 Дмитриева, В.Ф. Основы физики [Текст]: учеб. пособие / В.Ф. Дмитриева, В.Л. Прокофьев – М.: Высш. шк., 2001.– 527 с. 4 Грибов, Л.А. Основы физики [Текст] / Л.А. Грибов, Н.И. Прокофьва.– М.: Гароарика, 1998.– 456 с. 40 Учебное издание Бирюкова Ирина Петровна Бородин Василий Николаевич Камалова Нина Сергеевна Евсикова Наталья Юрьевна Матвеев Николай Николаевич Саушкин Виктор Васильевич Физика Лабораторный практикум Магнетизм ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

बाल्टिक राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय "वोनमेह"

विद्युत

भौतिकी में प्रयोगशाला कार्यशाला

भाग 2

द्वारा संपादित एल.आई. वासिलीवाऔर वी.ए. ज़िवुलिना

सेंट पीटर्सबर्ग

द्वारा संकलित: डी.एल. फेदोरोव, डॉ. भौतिक-गणित। विज्ञान, प्रो.; एल.आई. वासिलीव, प्रो.; पर। इवानोवा, एसोसिएट।; ई.पी. डेनिसोव, एसोसिएट।; वी.ए. ज़िवुलिन, एसोसिएट।; एक। स्टारुखिन, प्रो.

यूडीसी 537.8(076)

इ

विद्युत चुंबकत्व: भौतिकी में प्रयोगशाला कार्यशाला / COMP.: डी.एल. फेडोरोव [और अन्य]; बाल्ट। राज्य तकनीक। अन-टी. - सेंट पीटर्सबर्ग, 2009. - 90 पी।

कार्यशाला में 2006 में प्रकाशित इसी नाम की कार्यशाला में प्रस्तुत कार्य संख्या 1-13 के विवरण के अलावा "विद्युत और चुंबकत्व" विषयों पर प्रयोगशाला कार्यों संख्या 14-22 का विवरण शामिल है।

सभी विशिष्टताओं के छात्रों के लिए बनाया गया है।

45

यूडीसी 537.8(076)

समीक्षक: डॉ टेक। विज्ञान, प्रो।, प्रमुख। कैफ़े सूचना और ऊर्जा प्रौद्योगिकी बीएसटीयू एस.पी. Prisyazhnyuk

स्वीकृत

संपादकीय और प्रकाशन

© बीएसटीयू, 2009

प्रयोगशाला कार्य संख्या 14 फेरोइलेक्ट्रिक्स के विद्युत गुणों का अध्ययन

उद्देश्य – विद्युत क्षेत्र की ताकत के आधार पर फेरोइलेक्ट्रिक्स के ध्रुवीकरण का अध्ययन करने के लिए इ, वक्र प्राप्त करें ई = एफ(इ), ढांकता हुआ हिस्टैरिसीस का अध्ययन करें, फेरोइलेक्ट्रिक्स में ढांकता हुआ नुकसान निर्धारित करें।

सिद्धांत से संक्षिप्त जानकारी

जैसा कि ज्ञात है, ढांकता हुआ अणु अपने विद्युत गुणों में विद्युत द्विध्रुव के बराबर होते हैं और उनमें एक विद्युत क्षण हो सकता है

कहाँ पे क्यूअणु में एक ही चिन्ह के कुल आवेश का निरपेक्ष मान है (अर्थात, सभी नाभिकों या सभी इलेक्ट्रॉनों का आवेश); मैंइलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेशों के "गुरुत्वाकर्षण केंद्र" से नाभिक (द्विध्रुवीय भुजा) के धनात्मक आवेशों के "गुरुत्वाकर्षण केंद्र" की ओर खींचा गया एक वेक्टर है।

डाइलेक्ट्रिक्स के ध्रुवीकरण को आमतौर पर कठोर और प्रेरित द्विध्रुव के रूप में वर्णित किया जाता है। एक बाहरी विद्युत क्षेत्र या तो कठोर द्विध्रुवों के अभिविन्यास का आदेश देता है (ध्रुवीय अणुओं के साथ डाइलेक्ट्रिक्स में प्राच्य ध्रुवीकरण) या पूरी तरह से आदेशित प्रेरित द्विध्रुव (गैर-ध्रुवीय अणुओं के साथ डाइलेक्ट्रिक्स में इलेक्ट्रॉन और आयन विस्थापन का ध्रुवीकरण) की उपस्थिति की ओर जाता है। इन सभी मामलों में, डाइलेक्ट्रिक्स ध्रुवीकृत होते हैं।

एक ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण इस तथ्य में निहित है कि, बाहरी विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, ढांकता हुआ अणुओं का कुल विद्युत क्षण गैर-शून्य हो जाता है।

एक ढांकता हुआ के ध्रुवीकरण की मात्रात्मक विशेषता ध्रुवीकरण वेक्टर (या ध्रुवीकरण वेक्टर) है, जो ढांकता हुआ प्रति इकाई मात्रा में विद्युत क्षण के बराबर है:

, (14.2)

भौतिक रूप से अतिसूक्ष्म आयतन में सभी ढांकता हुआ अणुओं के विद्युत द्विध्रुवीय क्षणों का वेक्टर योग है
.

आइसोट्रोपिक डाइलेक्ट्रिक्स के लिए, ध्रुवीकरण विद्युत क्षेत्र की ताकत से संबंधित अनुपात द्वारा एक ही बिंदु पर

æ
, (14.3)

जहां एक गुणांक है, जो पहले सन्निकटन में निर्भर नहीं करता है और पदार्थ की ढांकता हुआ संवेदनशीलता कहा जाता है; =
एफ/एम विद्युत स्थिरांक है।

ढांकता हुआ में विद्युत क्षेत्र का वर्णन करने के लिए, तीव्रता के अलावा और ध्रुवीकरण , विद्युत विस्थापन वेक्टर का उपयोग करें , समानता द्वारा परिभाषित

. (14.4)

(14.3) को ध्यान में रखते हुए, विस्थापन वेक्टर को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

, (14.5)

कहाँ पे
एक आयामहीन मात्रा है जिसे माध्यम की पारगम्यता कहा जाता है। सभी डाइलेक्ट्रिक्स के लिए, > 0 और > 1।

फेरोइलेक्ट्रिक्स क्रिस्टलीय डाइलेक्ट्रिक्स का एक विशेष समूह है, जो बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, तापमान और दबाव की एक निश्चित सीमा में सहज (सहज) ध्रुवीकरण होता है, जिसकी दिशा एक विद्युत क्षेत्र द्वारा बदली जा सकती है और कुछ मामलों में , यांत्रिक तनाव से।

पारंपरिक डाइलेक्ट्रिक्स के विपरीत, फेरोइलेक्ट्रिक्स में कई विशिष्ट गुण होते हैं जिनका अध्ययन सोवियत भौतिकविदों आई.वी. कुरचटोव और पी.पी. कोबेको। आइए हम फेरोइलेक्ट्रिक्स के मुख्य गुणों पर विचार करें।

फेरोइलेक्ट्रिक्स बहुत उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक की विशेषता है , जो आदेश के मूल्यों तक पहुंच सकता है
. उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान (~ 20 डिग्री सेल्सियस) पर रोशेल नमक NaKC 4 H 4 O 6 4H 2 O का ढांकता हुआ स्थिरांक 10000 के करीब है।

फेरोइलेक्ट्रिक्स की एक विशेषता ध्रुवीकरण निर्भरता की गैर-रेखीय प्रकृति है आर, और इसलिए विद्युत विस्थापन डीक्षेत्र की ताकत से इ(चित्र 14.1)। इस मामले में, फेरोइलेक्ट्रिक्स की पारगम्यता पर निर्भर करती है इ. अंजीर पर। 14.2 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रोशेल नमक के लिए इस निर्भरता को दर्शाता है।

सभी फेरोइलेक्ट्रिक्स को ढांकता हुआ हिस्टैरिसीस की घटना की विशेषता है, जिसमें ध्रुवीकरण में परिवर्तन में देरी होती है आर(या विस्थापन डी) क्षेत्र की ताकत बदलते समय इ. यह देरी इस तथ्य के कारण है कि आर(या डी) न केवल क्षेत्र के मूल्य से निर्धारित होता है इ, लेकिन यह नमूने के ध्रुवीकरण की पिछली स्थिति पर भी निर्भर करता है। क्षेत्र की ताकत में चक्रीय परिवर्तन के साथ इलत आरऔर ऑफसेट डीसे इएक वक्र द्वारा व्यक्त किया जाता है जिसे हिस्टैरिसीस लूप कहा जाता है।

अंजीर पर। 14.3 निर्देशांक में हिस्टैरिसीस लूप दिखाता है डी, इ.

बढ़ते क्षेत्र के साथ इपक्षपात डीएक नमूने में जो शुरू में वक्र के साथ ध्रुवीकृत परिवर्तन नहीं था ओएबी. इस वक्र को प्रारंभिक या मुख्य ध्रुवीकरण वक्र कहा जाता है।

जैसे-जैसे क्षेत्र घटता जाता है, फेरोइलेक्ट्रिक शुरू में एक पारंपरिक ढांकता हुआ (अनुभाग में) की तरह व्यवहार करता है वीएकोई हिस्टैरिसीस नहीं है), और फिर (बिंदु से लेकिन) विस्थापन में परिवर्तन तनाव में परिवर्तन के पीछे है। जब क्षेत्र की ताकत इ= 0, फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकृत रहता है और विद्युत विस्थापन का परिमाण के बराबर होता है
, अवशिष्ट विस्थापन कहलाता है।

अवशिष्ट विस्थापन को दूर करने के लिए फेरोइलेक्ट्रिक पर विपरीत दिशा का विद्युत क्षेत्र लगाना आवश्यक है - . मूल्य जबरदस्ती क्षेत्र कहा जाता है।

यदि क्षेत्र शक्ति का अधिकतम मान ऐसा है कि स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण संतृप्ति तक पहुँच जाता है, तो एक हिस्टैरिसीस लूप प्राप्त होता है, जिसे सीमा चक्र लूप (चित्र 14.3) में ठोस वक्र कहा जाता है।

यदि, हालांकि, अधिकतम क्षेत्र शक्ति पर संतृप्ति प्राप्त नहीं की जाती है, तो एक तथाकथित आंशिक चक्र लूप प्राप्त होता है, जो सीमा चक्र (चित्र 14.3) में धराशायी वक्र के अंदर होता है। पुन: ध्रुवीकरण के निजी चक्रों की एक अनंत संख्या हो सकती है, लेकिन साथ ही, विस्थापन के अधिकतम मूल्य डीआंशिक चक्र हमेशा OA के मुख्य ध्रुवीकरण वक्र पर स्थित होते हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक गुण दृढ़ता से तापमान पर निर्भर करते हैं। प्रत्येक फेरोइलेक्ट्रिक के लिए एक तापमान होता है , जिसके ऊपर इसके फेरोइलेक्ट्रिक गुण गायब हो जाते हैं और यह एक साधारण डाइलेक्ट्रिक में बदल जाता है। तापमान क्यूरी पॉइंट कहा जाता है। बेरियम टाइटेनेट BaTi0 3 के लिए क्यूरी पॉइंट 120°C है। कुछ फेरोइलेक्ट्रिक्स में दो क्यूरी पॉइंट (ऊपरी और निचले) होते हैं और इन बिंदुओं के बीच केवल तापमान सीमा में फेरोइलेक्ट्रिक्स की तरह व्यवहार करते हैं। इनमें रोशेल नमक शामिल है, जिसके लिए क्यूरी पॉइंट +24°С और -18°С हैं।

अंजीर पर। 14.4 एक BaTi0 3 सिंगल क्रिस्टल (फेरोइलेक्ट्रिक अवस्था में BaTi0 3 क्रिस्टल अनिसोट्रोपिक है। चित्र 14.4 में, ग्राफ की बाईं शाखा क्रिस्टल के लंबवत दिशा को संदर्भित करती है) की तापमान निर्भरता का एक ग्राफ दिखाती है। स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण की धुरी।) पर्याप्त रूप से बड़ी तापमान सीमा में, मान ВаTi0 3 मूल्यों से काफी अधिक है साधारण डाइलेक्ट्रिक्स, जिसके लिए
. क्यूरी पॉइंट के पास, उल्लेखनीय वृद्धि हुई है (विसंगति)।

फेरोइलेक्ट्रिक्स के सभी विशिष्ट गुण उनमें स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण के अस्तित्व से जुड़े हैं। स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण क्रिस्टल की इकाई सेल की अंतर्निहित विषमता का परिणाम है, जो इसमें एक द्विध्रुवीय विद्युत क्षण की उपस्थिति की ओर जाता है। अलग-अलग ध्रुवीकृत कोशिकाओं के बीच बातचीत के परिणामस्वरूप, उन्हें व्यवस्थित किया जाता है ताकि उनके विद्युत क्षण एक दूसरे के समानांतर उन्मुख हों। एक दिशा में कई कोशिकाओं के विद्युत क्षणों के उन्मुखीकरण से सहज ध्रुवीकरण के क्षेत्रों का निर्माण होता है, जिन्हें डोमेन कहा जाता है। जाहिर है, प्रत्येक डोमेन संतृप्ति के लिए ध्रुवीकृत है। डोमेन के रैखिक आयाम 10 -6 मीटर से अधिक नहीं हैं।

बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, सभी डोमेन का ध्रुवीकरण दिशा में भिन्न होता है, इसलिए, क्रिस्टल पूरी तरह से अध्रुवित हो जाता है। इसे चित्र में बताया गया है। 14.5, ए, जहां नमूने के डोमेन को योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है, तीर विभिन्न डोमेन के सहज ध्रुवीकरण की दिशा दिखाते हैं। एक बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, एक बहु-डोमेन क्रिस्टल में स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण का पुन: अभिविन्यास होता है। इस प्रक्रिया को पूरा किया जाता है: a) डोमेन दीवारों के विस्थापन द्वारा (जिन डोमेन का ध्रुवीकरण एक तीव्र कोण बनाता है बाहरी क्षेत्र के साथ, उन डोमेन की कीमत पर बढ़ें जिनमें
); बी) विद्युत क्षणों का घूर्णन - डोमेन - क्षेत्र की दिशा में; ग) नए डोमेन के नाभिकों का निर्माण और अंकुरण, जिनमें से विद्युत क्षण क्षेत्र के साथ निर्देशित होते हैं।

डोमेन संरचना की पुनर्व्यवस्था, जो तब होती है जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है और बढ़ता है, कुल ध्रुवीकरण की उपस्थिति और वृद्धि की ओर जाता है आरक्रिस्टल (नॉनलाइनियर सेक्शन) ओएअंजीर में। 14.1 और 14.3)। इस मामले में, कुल ध्रुवीकरण में योगदान आर, स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण के अलावा, इलेक्ट्रॉन और आयन विस्थापन का प्रेरित ध्रुवीकरण भी योगदान देता है, अर्थात।
.

एक निश्चित क्षेत्र की ताकत पर (बिंदु पर लेकिन) क्षेत्र की दिशा के साथ मेल खाते हुए, पूरे क्रिस्टल में स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण की एक दिशा स्थापित हो जाती है (चित्र 14.5, बी) क्रिस्टल को क्षेत्र के समानांतर स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण की दिशा के साथ एकल-डोमेन बनने के लिए कहा जाता है। इस अवस्था को संतृप्ति कहते हैं। क्षेत्र में वृद्धि इसंतृप्ति तक पहुँचने पर, यह कुल ध्रुवीकरण में और वृद्धि के साथ होता है आरक्रिस्टल, लेकिन अब केवल प्रेरित ध्रुवीकरण के कारण (अनुभाग अबअंजीर में। 14.1 और 14.3)। इसी समय, ध्रुवीकरण आरऔर ऑफसेट डीलगभग रैखिक रूप से निर्भर इ. एक रेखीय प्लॉट का एक्सट्रपलेशन अब y-अक्ष पर, सहज संतृप्ति ध्रुवीकरण का अनुमान लगाया जा सकता है
, जो लगभग मूल्य के बराबर है
y-अक्ष पर एक्सट्रपलेटेड सेक्शन द्वारा काटा गया:
. यह अनुमानित समानता इस तथ्य से अनुसरण करती है कि अधिकांश फेरोइलेक्ट्रिक्स के लिए
और
.

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, क्यूरी बिंदु पर, जब एक फेरोइलेक्ट्रिक को गर्म किया जाता है, तो इसके विशेष गुण गायब हो जाते हैं और यह एक साधारण ढांकता हुआ में बदल जाता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि क्यूरी तापमान पर ध्रुवीय चरण से एक फेरोइलेक्ट्रिक चरण संक्रमण होता है, जो सहज ध्रुवीकरण की उपस्थिति की विशेषता है, गैर-ध्रुवीय चरण में, जिसमें सहज ध्रुवीकरण अनुपस्थित है। यह क्रिस्टल जाली की समरूपता को बदल देता है। ध्रुवीय चरण को अक्सर फेरोइलेक्ट्रिक चरण कहा जाता है, जबकि गैर-ध्रुवीय चरण को पैराइलेक्ट्रिक चरण कहा जाता है।

अंत में, हम हिस्टैरिसीस के कारण फेरोइलेक्ट्रिक्स में ढांकता हुआ नुकसान की समस्या पर चर्चा करते हैं।

एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में डाइलेक्ट्रिक्स में ऊर्जा हानि, जिसे ढांकता हुआ कहा जाता है, को निम्नलिखित घटनाओं से जोड़ा जा सकता है: ए) ध्रुवीकरण समय अंतराल आरक्षेत्र की ताकत से इआणविक तापीय गति के कारण; बी) छोटे चालन धाराओं की उपस्थिति; ग) ढांकता हुआ हिस्टैरिसीस की घटना। इन सभी मामलों में, विद्युत ऊर्जा का ऊष्मा में अपरिवर्तनीय रूपांतरण होता है।

डाइलेक्ट्रिक नुकसान का मतलब है कि कैपेसिटर वाले एसी सर्किट के सेक्शन में, करंट और वोल्टेज के उतार-चढ़ाव के बीच फेज शिफ्ट कभी भी बराबर नहीं होता है।
, लेकिन यह हमेशा से कम होता है
, कोने में हानि कोण कहते हैं। कैपेसिटर में ढांकता हुआ नुकसान का अनुमान नुकसान स्पर्शरेखा द्वारा लगाया जाता है:

, (14.6)

कहाँ पे संधारित्र की प्रतिक्रिया है; आर- संधारित्र में हानि प्रतिरोध, स्थिति से निर्धारित: इस प्रतिरोध पर जारी शक्ति जब एक प्रत्यावर्ती धारा इसके माध्यम से गुजरती है, संधारित्र में बिजली के नुकसान के बराबर होती है।

नुकसान स्पर्शरेखा गुणवत्ता कारक का पारस्परिक है क्यू:
, और इसे निर्धारित करने के लिए, (14.6) के साथ, व्यंजक का उपयोग किया जा सकता है

, (14.7)

कहाँ पे
- दोलन अवधि के लिए ऊर्जा हानि (सर्किट तत्व में या पूरे सर्किट में); वू- दोलन ऊर्जा (सर्किट तत्व के लिए अधिकतम और पूरे सर्किट के लिए कुल)।

ढांकता हुआ हिस्टैरिसीस के कारण होने वाली ऊर्जा हानियों का अनुमान लगाने के लिए हम सूत्र (14.7) का उपयोग करते हैं। ये नुकसान, हिस्टैरिसीस की तरह ही, स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण के पुनर्विन्यास के लिए जिम्मेदार प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीय प्रकृति का परिणाम हैं।

आइए हम फिर से लिखें (14.7) के रूप में

, (14.8)

कहाँ पे एक अवधि के दौरान फेरोइलेक्ट्रिक की प्रति इकाई मात्रा में ढांकता हुआ हिस्टैरिसीस के कारण वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा हानि है; फेरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में विद्युत क्षेत्र का अधिकतम ऊर्जा घनत्व है।

चूंकि विद्युत क्षेत्र का आयतन ऊर्जा घनत्व

(14.9)

फिर क्षेत्र की ताकत में वृद्धि के साथ
के अनुसार बदलता है। यह ऊर्जा फेरोइलेक्ट्रिक के एक इकाई आयतन के पुन: ध्रुवीकरण पर खर्च की जाती है और इसका उपयोग इसकी आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाने के लिए किया जाता है, अर्थात। इसे गर्म करने के लिए। जाहिर है, एक पूर्ण अवधि के लिए, एक फेरोइलेक्ट्रिक की प्रति यूनिट मात्रा में ढांकता हुआ नुकसान का मूल्य निर्धारित किया जाता है

(14.10)

और संख्यात्मक रूप से निर्देशांक में हिस्टैरिसीस लूप के क्षेत्र के बराबर है डे. क्रिस्टल में विद्युत क्षेत्र का अधिकतम ऊर्जा घनत्व है:

, (14.11)

कहाँ पे और
विद्युत क्षेत्र की शक्ति और विस्थापन के आयाम हैं।

(14.10) और (14.11) को (14.8) में प्रतिस्थापित करने पर, हम फेरोइलेक्ट्रिक्स में परावैद्युत हानि कोण की स्पर्शरेखा के लिए निम्नलिखित व्यंजक प्राप्त करते हैं:

(14.12)

फेरोइलेक्ट्रिक्स का उपयोग विभिन्न गैर-रैखिक तत्वों को बनाने के लिए बड़ी क्षमता, लेकिन छोटे आकार के कैपेसिटर बनाने के लिए किया जाता है। कई रेडियो इंजीनियरिंग उपकरण variconds का उपयोग करते हैं - स्पष्ट अरेखीय गुणों के साथ फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर: ऐसे कैपेसिटर की समाई दृढ़ता से उन पर लागू वोल्टेज के परिमाण पर निर्भर करती है। Variconds को उच्च यांत्रिक शक्ति, कंपन, झटकों, नमी के प्रतिरोध की विशेषता है। वैरिकोन्ड्स के नुकसान ऑपरेटिंग आवृत्तियों और तापमान की एक सीमित सीमा, ढांकता हुआ नुकसान के उच्च मूल्य हैं।

9. परिणाम को प्रपत्र में प्रस्तुत करते हुए तालिका 2 के ऊपरी भाग में प्राप्त डेटा दर्ज करें।

10. स्विच 10 दबाएं, जो आपको अंजीर की योजना के अनुसार माप करने की अनुमति देगा। 2 (सटीक वोल्टेज माप)। पैराग्राफ में बताए गए कार्यों को पूरा करें। 3-8, अनुच्छेद 6 में सूत्र (9) के अनुसार गणना को सूत्र (10) के अनुसार गणना के साथ बदलना।

11. गणना और माप के दौरान प्राप्त डेटा को तालिका 2 के निचले आधे हिस्से में दबाए गए स्विच 10 (आइटम 10 देखें) के साथ दर्ज करें, माप परिणामों को फॉर्म में प्रस्तुत करें संचालन का तरीका धाराओं का सटीक माप वोल्टेज का सटीक माप 1. कार्य का उद्देश्य क्या है?

2. इस कार्य में सक्रिय प्रतिरोध को मापने की किन विधियों का उपयोग किया जाता है?

3. काम करने की व्यवस्था और प्रयोग के पाठ्यक्रम का वर्णन करें।

4. कार्य सूत्र लिखिए और उनमें शामिल मात्राओं का भौतिक अर्थ स्पष्ट कीजिए।

1. शाखित विद्युत परिपथों की गणना के लिए किरचॉफ के नियम बनाइए।

2. कार्य सूत्र (9) और (10) व्युत्पन्न कीजिए।

3. पहली माप योजना का उपयोग आर, आरए और आरवी के किस अनुपात में किया जाता है? दूसरा? समझाना।

4. इस कार्य में प्राप्त परिणामों की पहली और दूसरी विधियों से तुलना करें। इन विधियों द्वारा माप की सटीकता के संबंध में क्या निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं? क्यों?

5. चरण 4 में रेगुलेटर को ऐसी स्थिति में क्यों सेट किया जाता है कि वाल्टमीटर की सुई स्केल के कम से कम 2/3 से विचलित हो जाए?

6. परिपथ के समांगी खंड के लिए ओम का नियम बनाइए।

7. प्रतिरोधकता का भौतिक अर्थ तैयार करें। यह मान किन कारकों पर निर्भर करता है (कार्य संख्या 32 देखें)?

8. एक समघाती धात्विक चालक का प्रतिरोध R किन कारकों पर निर्भर करता है?

सोलेनॉइड अधिष्ठापन निर्धारण

कार्य का उद्देश्य प्रत्यावर्ती धारा के प्रतिरोध द्वारा परिनालिका के अधिष्ठापन का निर्धारण करना है।

उपकरण और सहायक उपकरण: परीक्षण के तहत सोलनॉइड, ध्वनि जनरेटर, इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप, एसी मिलीमीटर, कनेक्टिंग तार।

आत्म-प्रेरण की घटना। अधिष्ठापन विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना सभी मामलों में देखी जाती है जब चुंबकीय प्रवाह में प्रवाहकीय सर्किट में परिवर्तन होता है। विशेष रूप से, यदि एक प्रवाहकीय परिपथ में विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो यह इस परिपथ को भेदते हुए एक चुंबकीय फ्लक्स F बनाता है।

जब किसी परिपथ में विद्युत धारा I में परिवर्तन होता है, तो चुंबकीय फ्लक्स F भी बदल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप परिपथ में प्रेरण का एक विद्युत वाहक बल (EMF) उत्पन्न होता है, जो एक अतिरिक्त धारा का कारण बनता है (चित्र 1, जहाँ 1 एक संवाहक है) क्लोज्ड सर्किट, 2 चुंबकीय क्षेत्र द्वारा निर्मित लूप करंट के बल की रेखाएं हैं)। इस घटना को सेल्फ-इंडक्शन कहा जाता है, और सेल्फ-इंडक्शन ईएमएफ के कारण होने वाला अतिरिक्त करंट सेल्फ-इंडक्शन अतिरिक्त करंट है।

स्व-प्रेरण की घटना किसी भी बंद विद्युत परिपथ में देखी जाती है जिसमें विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, जब यह परिपथ बंद या खोला जाता है।

विचार करें कि स्व-प्रेरण के ईएमएफ का मूल्य किस पर निर्भर करता है।

एक बंद संवाहक सर्किट में प्रवेश करने वाला चुंबकीय प्रवाह सर्किट में प्रवाहित होने वाली धारा द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण B के समानुपाती होता है, और प्रेरण B वर्तमान शक्ति के समानुपाती होता है।

तब चुंबकीय प्रवाह वर्तमान शक्ति के समानुपाती होता है, अर्थात।

जहां एल सर्किट का अधिष्ठापन है, एच (हेनरी)।

(1) से हम प्राप्त करते हैं सर्किट का अधिष्ठापन एल चुंबकीय प्रवाह के अनुपात के बराबर एक अदिश भौतिक मात्रा है इस सर्किट को सर्किट में बहने वाले प्रवाह के परिमाण में प्रवेश करता है।

हेनरी ऐसे सर्किट का इंडक्शन है जिसमें, 1A की करंट स्ट्रेंथ पर, 1Wb का मैग्नेटिक फ्लक्स होता है, यानी। 1 एचएन = 1.

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार (1) में (3) को प्रतिस्थापित करने पर, हम स्व-प्रेरण का EMF प्राप्त करते हैं:

L=const के लिए सूत्र (4) मान्य है।

अनुभव से पता चलता है कि विद्युत परिपथ में अधिष्ठापन L में वृद्धि के साथ, परिपथ में धारा धीरे-धीरे बढ़ती है (चित्र 2 देखें), और L में कमी के साथ, धारा धीरे-धीरे घटती है (चित्र 3)।

शॉर्ट सर्किट के दौरान इलेक्ट्रिकल सर्किट में करंट की ताकत करंट की ताकत में बदलाव के कर्व्स को अंजीर में दिखाया गया है। 2 और 3

सर्किट का इंडक्शन सर्किट के आकार, आकार और विरूपण पर निर्भर करता है, उस माध्यम की चुंबकीय स्थिति पर जिसमें सर्किट स्थित है, साथ ही अन्य कारकों पर भी।

परिनालिका का अधिष्ठापन ज्ञात कीजिए। एक परिनालिका एक बेलनाकार ट्यूब होती है जो एक गैर-चुंबकीय, गैर-प्रवाहकीय सामग्री से बनी होती है, जिस पर एक पतली धातु के प्रवाहकीय तार को कसकर, कुंडल से कुंडलित किया जाता है। अंजीर पर। 4 व्यास में एक बेलनाकार ट्यूब के साथ परिनालिका के एक खंड को दर्शाता है (1 - चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं)।

परिनालिका की लंबाई l व्यास d से बहुत बड़ी है, अर्थात।

एल.डी. यदि l d, तो परिनालिका को लघु कुण्डली माना जा सकता है।

पतले तार का व्यास परिनालिका के व्यास से बहुत छोटा होता है। अधिष्ठापन बढ़ाने के लिए, चुंबकीय पारगम्यता के साथ एक फेरोमैग्नेटिक कोर को सोलनॉइड के अंदर रखा जाता है। यदि ld, तो जब परिनालिका के अंदर धारा प्रवाहित होती है, तो एक समान चुंबकीय क्षेत्र उत्तेजित होता है, जिसका प्रेरण सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है जहां o = 4 10-7 H/m चुंबकीय स्थिरांक है; n = N/l परिनालिका की प्रति इकाई लंबाई में फेरों की संख्या है; एन सोलेनोइड के घुमावों की संख्या है।

परिनालिका के बाहर, चुंबकीय क्षेत्र व्यावहारिक रूप से शून्य होता है। चूँकि परिनालिका में N मोड़ होते हैं, इसलिए परिनालिका के अनुप्रस्थ काट S में प्रवेश करने वाला कुल चुंबकीय फ्लक्स (फ्लक्स लिंकेज) वह होता है जहाँ = BS सोलेनोइड की एक कुण्डली में प्रवेश करने वाला फ्लक्स होता है।

(5) को (6) में प्रतिस्थापित करने पर और इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि N = nl, हम प्राप्त करते हैं, दूसरी ओर, (7) और (8) की तुलना करते हुए, हम प्राप्त करते हैं कि परिनालिका का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र बराबर है खाते (10) को ध्यान में रखते हुए, सूत्र (9) के रूप में लिखा जाएगा, एक आवृत्ति के साथ एक एसी विद्युत परिपथ से सोलनॉइड को जोड़कर सोलनॉइड का अधिष्ठापन संभव है। फिर कुल प्रतिरोध (प्रतिबाधा) सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है जहां आर सक्रिय प्रतिरोध है, ओम; एल = एक्सएल - आगमनात्मक प्रतिरोध; \u003d xs - एक समाई C के साथ संधारित्र की धारिता।

यदि विद्युत परिपथ में कोई संधारित्र नहीं है, अर्थात।

परिपथ की धारिता छोटी है, तो xc xL और सूत्र (12) ऐसा दिखेगा फिर प्रत्यावर्ती धारा के लिए ओम का नियम लिखा जाएगा जहां Im, U, धारा और वोल्टेज के आयाम मान हैं।

चूँकि = 2, प्रत्यावर्ती धारा दोलनों की आवृत्ति कहाँ है, तो (14) रूप ले लेगा (15) से हमें अधिष्ठापन निर्धारित करने के लिए एक कार्य सूत्र प्राप्त होता है:

काम करने के लिए, अंजीर की योजना के अनुसार सर्किट को इकट्ठा करें। 5.

1. शिक्षक द्वारा बताए अनुसार ध्वनि जनरेटर पर दोलन आवृत्ति सेट करें।

2. एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करके, वोल्टेज आयाम उम और आवृत्ति को मापें।

3. एक मिलीमीटर का प्रयोग करते हुए, परिपथ I e में धारा का प्रभावी मान ज्ञात कीजिए; अनुपात I e I m / 2 का उपयोग करके और I m 2 के संबंध में इसे हल करना अर्थात, सर्किट में करंट का आयाम निर्धारित करें।

4. तालिका में डेटा दर्ज करें।

संदर्भ डेटा: सोलनॉइड का सक्रिय प्रतिरोध R = 56 ओम; परिनालिका की लंबाई l = 40 सेमी; सोलनॉइड व्यास d = 2 सेमी; सोलेनोइड एन = 2000 के घुमावों की संख्या।

1. कार्य का उद्देश्य तैयार करना।

2. अधिष्ठापन परिभाषित करें?

3. अधिष्ठापन की इकाई क्या है?

4. परिनालिका के अधिष्ठापन का निर्धारण करने के लिए कार्य सूत्र लिखिए।

1. किसी परिनालिका की ज्यामितीय विमाओं और फेरों की संख्या के आधार पर उसके अधिष्ठापन का निर्धारण करने के लिए एक सूत्र प्राप्त कीजिए।

2. प्रतिबाधा किसे कहते हैं?

3. किसी प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में धारा और वोल्टेज के अधिकतम और प्रभावी मान किस प्रकार संबंधित हैं?

4. परिनालिका के अधिष्ठापन के लिए कार्य सूत्र व्युत्पन्न कीजिए।

5. स्वप्रेरण की परिघटना का वर्णन कीजिए।

6. अधिष्ठापन का भौतिक अर्थ क्या है?

ग्रंथ सूची

1. सेवलिव आई.जी. सामान्य भौतिकी का पाठ्यक्रम। टी.2, टी। 4. - एम।: वैश्य।

स्कूल, 2002. - 325 पी।

उच्चतर स्कूल, 1970. - 448 पी।

3. कलाश्निकोव एस.जी. बिजली। - एम।: उच्चतर। स्कूल, 1977. - 378 पी।

4. ट्रोफिमोवा टी.आई. भौतिकी पाठ्यक्रम। - एम।: "अकादमी", 2006. - 560।

5. पर्ससेल ई। बिजली और चुंबकत्व। - एम।: नौका, 1971.पी।

6. डेटलाफ ए.ए. भौतिकी का पाठ्यक्रम: उच्च शिक्षण संस्थानों के छात्रों के लिए पाठ्यपुस्तक। - एम।: "अकादमी", 2008. - 720 पी।

7. कोर्तनेव ए.वी. भौतिकी पर कार्यशाला।- एम .: उच्चतर। स्कूल, 1968। पी।

8. इवेरोनोवा वी.आई. शारीरिक कार्यशाला। - एम।: फ़िज़मतगिज़, 1962। - 956 पी।

मौलिक भौतिक स्थिरांक परमाणु इकाई a.mu.) 10-15m 1, कॉम्पटन तरंगें K,p=h/ 1.3214099(22) 10-15m 1, कॉम्पटन तरंगें K,e=h/ 2.4263089(40) 10-12m 1, इलेक्ट्रॉन तरंगें K,e/(2) 3.8615905(64) 10-13m 1, बोहर मैग्नेटन B=e/ 9.274078(36) 10-24J/T) 10-27 J/T 3, न्यूट्रॉन द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान 0.9109534(47) 10 सामान्य परिस्थितियों में -30 किग्रा आदर्श गैस पो (T0=273.15 K, p0=101323 Pa) स्थिरांक Avo- 6.022045(31 ) 1023 mol- बोल्ट्जमैन गैस स्थिरांक 8.31441(26) J/(mol K) सार्वभौमिक गुरुत्व स्थिरांक G, 6.6720 (41) 10-11 एन एम2/किग्रा2 5663706144 10-7एच/एम फिलामेंट अभिनय 1 बजे

एन ओ टी ई. कोष्ठकों में संख्याएं दिए गए मान के अंतिम अंकों में मानक त्रुटि दर्शाती हैं।

परिचय

बिजली और विद्युत चुंबकत्व की शैक्षिक प्रयोगशाला में प्रयोगशाला के काम के लिए बुनियादी सुरक्षा आवश्यकताएं

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प्रयोगशाला कार्य संख्या 36. तरल पदार्थों की विद्युत चालकता।

फैराडे संख्या और इलेक्ट्रॉन आवेश का निर्धारण

प्रयोगशाला कार्य संख्या 37। इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप का उपयोग करके आरसी जनरेटर के संचालन मोड का अध्ययन

प्रयोगशाला कार्य संख्या 38. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का अध्ययन

प्रयोगशाला कार्य संख्या 40। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के क्षैतिज घटक का निर्धारण

प्रयोगशाला कार्य संख्या 41। जेनर डायोड का अध्ययन और इसकी विशेषताओं को दूर करना

प्रयोगशाला कार्य संख्या 42। वैक्यूम डायोड का अध्ययन और इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट चार्ज का निर्धारण

प्रयोगशाला कार्य संख्या 43। अर्धचालक डायोड के संचालन का अध्ययन

प्रयोगशाला कार्य संख्या 45। इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप का उपयोग करके चुंबकीयकरण वक्र और हिस्टैरिसीस लूप को हटाना

प्रयोगशाला कार्य संख्या 46. नम विद्युत दोलन

प्रयोगशाला कार्य संख्या 47। मजबूर विद्युत दोलनों का अध्ययन और गुंजयमान वक्रों के एक परिवार को हटाना ...... प्रयोगशाला कार्य संख्या 48। प्रतिरोधकता का मापन

लैब #49 एक सोलनॉइड के अधिष्ठापन का निर्धारण

ग्रन्थसूची

आवेदन …………………………………………………… दिमित्री बोरिसोविच किम अलेक्जेंडर अलेक्सेविच क्रोपोटोव ल्यूडमिला एंड्रीवाना गेराशचेंको बिजली और विद्युत चुंबकत्व प्रयोगशाला कार्यशाला उच।-एड। एल 9.0. रूपा. तंदूर एल 9.0.

पब्लिशिंग हाउस BrGU 665709, ब्रात्स्क, सेंट द्वारा मुद्रित। मकरेंको,

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