 | Pobierz cały dokument fizyk7E21.agh.agh.programinski.laborki.laborki.doc Rozmiar 86 KB |
Źródłem pola magnetycznego są przewodniki z prądem i magnesy stałe. Jednym z najczęściej stosowanych układów do wytwarzania pola magnetycznego jest cewka wykonana z drutu przewodzącego zwiniętego w spiralę. Pole magnetyczne jest opisane wektorem indukcji magnetycznej B, który w przypadku cewki wynosi:
B = 0 I n (1)
gdzie:
0 jest przenikalnością magnetyczną próżni równą 410-7 Tm/A,
I jest natężeniem prądu płynącego w cewce,
n - liczbą zwojów na jednostkę długości.
Jednostką indukcji B jest Tesla.
Indukcję wytwarzaną w cewce można znacznie zwiększyć umieszczając w niej rdzeń z materiału ferromagnetycznego. Taki materiał charakteryzuje się wielokrotnie większą przenikalnością magnetyczną niż próżnia. Dla takiej cewki B jest dane analogiczną do (1) zależnością:
B=0 r In, (2)
gdzie r jest względną przenikalnością magnetyczną ośrodka, która przykładowo dla żelaza wynosi 10000.
Właśnie tego typu układ wykorzystano przy budowie elektromagnesów. Na rysunku przedstawiono typową konstrukcję elektromagnesu używanego w ćwiczeniu. Pole magnetyczne wytworzone w rdzeniu przez prąd płynący w uzwojeniach, dzięki zastosowaniu nabiegunników zostaje skupione w szczelinach pomiędzy nabiegunnikami. Jarzmo, poza utrzymywaniem stabilności konstrukcji, zamyka strumień magnetyczny uniemożliwiając jego rozpraszanie.
Opis do rysunku:
a - jarzmo,
b - uzwojenia,
c - nabiegunniki.
Przykładową charakterystyką elektromagnesu, tj. wykres przedstawiający zależność indukcji w jego szczelinie, od prądu zasilającego przedstawia poniższy wykres. Istnieje taka wartość natężenia prądu powyżej której ma miejsce zjawisko nasycenia rdzenia i od tego miejsca przyrost indukcji w szczelinie, pomimo zwiększania prądu jest znikomy. Powoduje to ograniczenie maksymalnego pola magnetycznego, które można uzyskać w elektromagnesie. We współczesnych elektromagnesach otrzymuje się maksymalne pola do 3T. Pola wyższe, do 20T wymagają użycia cewek z drutu z materiału nadprzewodzącego.
Źródło pola B |
Bmax [T] |
Pracujący mózg |
10-13 |
Ziemia |
4 ⋅ 10-5 |
Elektromagnes |
3 |
Cewka nadprzewodząca |
20 |
Cewka impulsowa |
40 |
Gwiazda neutronowa |
108 |
Przykładowe wartości pól magnet. występujących w przyrodzie.
Do pomiaru indukcji magnetycznej najczęściej wykorzystuje się zjawisko indukcji Faradaya (tak działa miliweberomierz), oraz zjawisko Halla (halotron).
 | Pobierz cały dokument fizyk7E21.agh.agh.programinski.laborki.laborki.doc rozmiar 86 KB |