Что служит индикатором магнитного поля: Attention Required! | Cloudflare – Магнитное поле – FIZI4KA — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Индикаторы магнитного поля на счетчиках воды — СамСтрой

В настоящее время довольно актуальной темой является вопрос о коммунальном обслуживании. Особо остро он встает в тот момент, когда к людям приходят платежки с очень большими суммами. Но у наших сограждан менталитет такого типа, что постоянно пытается найти везде для себя «лазейку» Многие пользуются свойствами постоянных магнитов, чтобы замедлить счетчики либо вообще заставить их крутится в обратную сторону или остановить. Но у коммунальных служб всегда есть способы для того чтобы бороться и выявлять эти «махинации», к примеру довольно широко применяются антимагнитные пломбы на счетчики воды. Можно ли их обмануть?

Принцип действия антимагнитной защиты

Что представляет собой антимагнитная пломба? Это особая наклейка на корпусе счетчика. Если на счетчик воды долгое время воздействовать магнитным полем, то полоска поменяет цвет. В случае визита инспектора, для проверки устройства на наличие неисправностей, он сразу же посмотрит на ленту и увидит изменения и у него появятся основания для того чтобы наказать мошенников выписав им административный штраф. Что необходимо знать, прежде чем попытать обманывать ЖКХ:

Предел при срабатывании на магнит находится в районе 0,02 Тесла, либо равняется 16 Амперам.
Индикатор, как правило, постоянно срабатывает во время направленного действия магнитного поля от 1 секунды до 10 секунд. Таким образом даже кратковременное вмешательство в работу счетчика для того чтобы повлиять на показания, будет видно.
Импульсы магнитного поля короче 0,1 секунды, как правило, не регистрируются, та как не оказывают серьезного влияния на работу прибора.
После падения с высоты, даже на бетонную поверхность магнитной внутренности устройства не случается. Так что оправдания что упал или таким образом повредился, вас не спасут от наказания.
Низкие температуры также ни коим отражаются на состоянии магнитной пломбы, так же как перегрев более 50оС, поэтому ни глубокая заморозка в морозилке, ни долговременный обдув горячим воздухом из фена являются пустой тратой времени.
Долгое нахождение под водой также не вызовет почернение наклейки, так что утверждения что наклейка поменяла цвет из-за протечки либо нахождения ее во влажной среде также быстро раскроет ваш обман.
Также антимагнитная пломба на счетчике воды нечувствительна к магнитным бурям, радиопомехам и работе мобильных телефонов.

Исходя из перечисленного выше, можно сделать вывод, что поверхность магнитной наклейки невозможно повредить воздействием геомагнитным полем, электрических приборов, низких и высоких температур, физических повреждений или нагрузок. Такими методами невозможно обмануть систему и это влечет за собой серьезные неприятности.

Многих интересует, на каком расстоянии срабатывает антимагнитная пломба? Последние данные, которые представлены исследованием в области антимагнитных пломб, говорят о том, что они срабатывают на расстоянии от 3 до 5 см.

Так что если вы все-таки решите попробовать воспользоваться таким методом, а потом придумать отговорку, что пломба сработала в результате контакта с электроприборами, или вам придет в голову сказать такую бредовую мысль, как воздействие геомагнитных полей на состояние антимагнитной пломбы, то вам обман быстро раскроют.

Разновидности «антимагнитов»

В наше время есть достаточно много антимагнитных пломб. Их различают по виду и по типу применения. Наиболее распространенными сейчас считаются три типа антимагнитной пломбировки:

антимагнитная пломба на водомер – выглядит как небольшая прямоугольная полоска;
антимагнитная пломба на электросчетчик – такие изделия обладают с одной стороны клеящим составом с одной стороны и способны менять цвет;
ИМП 27 63 антимагнитная пломба – данный вид антимагнитной пломбировки довольно популярен у служб осуществляющим контроль за потреблением и расходом энергии.

Любая сколь-нибудь крупная компания, которая занимается управленческой деятельностью, всегда примет меры безопасности для предотвращения мошенничества со стороны потребителей. Но антимагнитные пломбы могут быть также установлены непосредственно владельцами недвижности. Для этого всего лишь необходимо вызвать специалиста для того чтобы он заменил старое оборудование и установил пломбу.

Но многие собственники квартир данный вопрос решают несколько по-другому. Сейчас на нашем рынке представлено довольно много муляжей. С виду такие наклейки похожи на антимагнитные пломбы, но при этом вообще не обладают их свойствами.

На территории Российской Федерации принят ряд законов, которые предусматривают штрафы за использования муляжей, повреждение либо отсутствие пломбы. В случае обнаружение чего-либо подобного собственнику будет выписан не малый штраф.

Как обойти пломбу на водосчетчике?

Прежде чем прочитать данную информацию, задумайтесь, покроют ли штрафные санкции несколько сэкономленных кубометров воды, если вы попытаетесь обмануть коммунальные службы?!

Антимагнитные пломбы, которые устанавливаются ЖЭКом на приборы учета, подтолкнули нынешних «изобретателей» искать собственные методы, как обойти их:

У многих вызвала своеобразный интерес находящаяся в капсуле жидкость. Был придуман способ использования магнита на водяном счетчике, опломбированном антимагнитной пломбой. Этот метод подразумевает заморозку жидкости в капсуле устройства. Это можно осуществить при помощи сухого льда. После чего аккуратно при помощи лезвия снять антимагнитную пломбу. После того как с устройства снята антимагнитная пломба, на него устанавливается магнит, при помощи которого сокращается плата за воду. Но необходимо помнить, что такой метод достаточно сложный. И в случае срабатывания антимагнитной пломбы стоит готовиться к штрафу.
Второй метод заключается в том, чтобы аккуратно снять, не повредив саму пломбу. Данный метод предусматривает покрытие пломбы гелем. Через пару часов можно пробовать ее снять. Для этого пломбу аккуратно поддевают лезвием и снимают. Если гель проник хорошо, то пломбу можно будет снять без труда.
Есть еще действенный способ монтирования счетчика с установленной антимагнитной защитой при помощи кольца. В этом случае применяется кольцо с пятиступенчатой защитой из ферромагнитного сплава, которое слабо пропускает магнитное поле. Второй слой из изоляционного материала, который нужен для отлаженной работы. Третий слой служит для отражения магнитного поля. Четвертый слой выглядит, как намотанная на третий слой. Пятый – это изоляционное покрытие, сделанное на поверхности четвертого слоя.

Таким образом, получается кольцо, чей наружный диаметр будет иметь 30 мм, а внутренний 15. Данные кольца есть в продаже. Также делаются еще два вида колец, чей наружный диаметр имеет 40 мм, а внутренний не меньше 25. Третий вид колец имеет наружный диаметр 55 мм и внутренний 45.

Последний вариант отличен тем, что внутрь кольца вставляется магнит, после чего он ставится на счетчик, без какого-либо вреда для антимагнитной пломбы. Первые два вида плотно устанавливаются на капсулу, таким образом, она получается в кольце. В общем, говоря простым языком, магнит можно установить без снятия антимагнитной капсулы с прибора, благодаря чему механизм останавливается.

Целью антимагнитных пломб является приучение людей к дисциплине и экономии водных ресурсов, а также соблюдению правил эксплуатации коммунальных услуг. Нарушение закона ведет к наказанию, согласно действующему законодательству, с взысканием штрафов за вторжение в работу приборов учета.

ИНДИКАТОР МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области индикации магнитных полей электромагнитов, постоянных магнитов, соленоидов, а также магнитных полей дефектов.

В магнитопорошковой дефектоскопии известны индикаторы магнитных полей дефектов, состоящие из сосуда с ферромагнитной суспензией, в котором о качестве изделия судят по индикаторному рисунку ферромагнитной суспензии. В процессе контроля такой индикатор помещается на поверхность изделия, изделие намагничивается, ферромагнитная суспензия перемещается в зону дефекта, образуя валик отложения ферромагнитного порошка, и таким образом осуществляется индикация дефекта.

Так, в известном устройстве [А.И. Пашагин, В.Е Щербинин. Магнитопорошковый контроль изделий с использованием магнитных индикаторных пакетов. Дефектоскопия, 2000 г., №9, с. 27-39] в качестве индикатора используют пластиковый индикаторный пакет с ферромагнитной суспензией, где в качестве ферромагнитного порошка использовалась окись-закись железа (Fe₃О₄), и диспергирующей средой являлся водный раствор глицерина. Верхняя часть пакета была изготовлена из прозрачного пластика, а нижняя, прилегающая к поверхности контролируемого изделия, для повышения контрастности изображения имела белый цвет. В процессе контроля индикаторный пакет помещался на поверхности, изделие намагничивалось, и по анализу индикаторного рисунка ферромагнитного порошка в пакете можно было сделать выводы о дефектности изделия. Исследования на стандартных образцах показали, что такой контроль удовлетворяет требованиям чувствительности по уровням А, Б и В в соответствии с ГОСТом 21105-87. Показано, что ширина валика отложения магнитного порошка в пакете может служить параметром для оценки величины поля дефекта.

Так как известное устройство предназначено для визуального определения наличия дефектности, то количественная оценка результатов контроля затруднена, и измерение ширины отложения порошка в пакете дает большие ошибки при определении параметров дефекта.

Известен также магнитный индикаторный пакет, заполненный ферромагнитной жидкостью, снабженный двумя электрическими контактами, измеряющими электрическое сопротивление ферромагнитной жидкости в двух областях: вне зоны дефекта, на изделии и в дефектной зоне путем перемещения индикаторного пакета из одной зоны в другую, используемый в способе магнитопорошкового контроля [Патент РФ 2356042].

Частицы ферромагнитной жидкости в зоне дефекта заполняют межконтактную зону, притягиваются между собой, образующийся при этом валик индикации частиц магнитной жидкости имеет большее поперечное сечение, чем аналогичный слой в бездефектной зоне, что приводит к уменьшению электрического сопротивления магнитной жидкости в зоне дефекта.

Известен магнитный индикаторный пакет с двумя контактами, используемый в способе магнитопорошкового контроля [Патент РФ 2474815], в котором для повышения точности измерений используется измерение гальванических токов магнитной жидкости, при этом жидкая фаза магнитной жидкости индикаторного пакета содержит 1-5% соляной кислоты концентрацией 10-30%, а электрические контакты в индикаторном пакете выполнены в виде двух плоских медных пластин размером 10×10×0,3 м, установленных перпендикулярно горизонтальной оси индикаторного пакета на расстоянии 1-3 мм относительно друг друга, и выполняют функцию электродов.

Использование в качестве жидкой фазы магнитной жидкости индикаторного пакета 1-5% соляной кислоты концентрацией 10-30%, а электрических контактов в индикаторном пакете в виде двух плоских медных пластин размером 10×10×0,3 м, установленных перпендикулярно горизонтальной оси индикаторного пакета на расстоянии 1-3 мм относительно друг друга, позволило осуществлять измерение в качестве электрического параметра магнитной жидкости величину гальванического тока, что обеспечило повышение точности результатов количественной оценки параметров дефекта за счет отсутствия гальванических токов на бездефектных участках контролируемого изделия и их появлении при наличии дефекта.

При измерении гальванических токов на бездефектных участках, где на контакты действует однородное поле, оба контакта находятся в одинаковых условиях (оба контакта выполнены из одного и того же материала — меди, на них действуют одни и те же поля, одна и та же магнитная жидкость). В этом случае контакты будут иметь один и тот же электрический потенциал, разность потенциалов будет близка нулю, что обуславливает отсутствие гальванических токов между контактами.

Поскольку магнитное поле дефекта имеет локальную структуру, то оно не может одновременно воздействовать на оба контакта, а только на один из них. При этом потенциальное равновесие между электродами нарушается, поскольку на одном из них накапливается магнитный порошок, входящий в состав магнитной жидкости, что приводит к появлению в цепи гальванических токов.

Однако, поскольку нижняя часть пакета представляет собой мягкую пластиковую пленку для лучшей повторяемости рельефа контролируемой поверхности, отсутствует жесткая фиксация ферромагнитной суспензии относительно электрических контактов в индикаторном пакете, что приводит к колебаниям расположения частиц между контактами и, следовательно, к снижению точности измерений.

Кроме того, такой индикаторный пакет позволит проверить измерения только неоднородных магнитных полей, каким является поле дефекта. Измерение полей соленоидов и вообще однородных полей в таком пакете, как уже говорилось, не может быть осуществлено, поскольку оба контакта находятся в одинаковых условиях.

Наиболее близким по физической сущности к заявляемому у изобретению является индикатор магнитного поля [А.И. Пашагин, В.Е. Щербинин «Индикация магнитных полей с помощью гальванических токов в магнитопорошковой дефектоскопии», Дефектоскопия, 2012 г., №9, с. 31-35], который состоит из цилиндрического сосуда с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и двух электродов, установленных перпендикулярно горизонтальной оси сосуда в виде медных вертикальных пластин, помещенных внутрь сосуда, жестко закрепленных на его внутренней боковой поверхности, установленных с зазором между днищем сосуда и нижними концами пластин, для обеспечения возможности перемещения ферромагнитной суспензии во время контроля и накапливания ее в зоне дефекта.

В отличие от индикаторных пакетов жесткое крепление электродов внутри емкости обеспечивает более точное измерение величины и напряжения гальванических токов. В качестве дисперсионной среды использовался мыльный раствор вязкостью 50 сП с добавками электролита, например соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды.

Исследовалась выявляемость поверхностного дефекта типа щели глубиной 2,0 и шириной 0,1 мм. Намагничивающее поле составляло 40^А/см. При сканировании индикатором магнитного поля поверхности образца при прохождении его через полость дефекта милливольтметр, соединенный с электродами, показывает импульсы напряжения различного знака по обеим сторонам от центральной плоскости дефекта. Эти экстремумы соответствуют пересечению валика магнитной индикации сначала одним, а затем вторым электродом. При этом избыток ферромагнитной суспензии под электродом при прохождении его над дефектом действует как железный электрод. Таким образом, вместо контактной пары медь-медь образуется пара медь-железо, что приводит к образованию гальванического тока в цепи. Поскольку в процессе контроля при перемещении индикатора магнитного поля вдоль изделия избыток ферромагнитной суспензии попадает на другой электрод, направление тока меняется на противоположное, в результате прохождения индикатора над дефектом на выходе индикатора образуется двуполярный импульс, что свидетельствует о наличии дефекта.

Недостатком данного индикатора является невозможность измерения однородных магнитных полей. При измерении однородных электрических полей (например, поля соленоида) электроды находятся в одном и том же магнитном поле по величине и по направлению. Перемещение индикатора магнитного поля в зоне действия этого поля не приводит к последовательному перемещению и накоплению избыточной суспензии под электродами, поскольку ферромагнитная суспензия перемещается только под действием неоднородного магнитного поля. Таким образом, оба электрода находятся в одинаковых условиях, они обладают одинаковым электрохимическим потенциалом (одинаковая напряженность магнитного поля, один и тот же материал электродов, один и тот же состав и распределение ферромагнитной суспензии в зоне электродов). В результате напряжение на выходе такого индикатора при помещении его в однородное магнитное поле будет равно нулю.

В основу изобретения положена задача расширения функциональных возможностей индикатора магнитного поля за счет индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

Поставленная задача решается тем, что в индикаторе магнитного поля, включающем емкость с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой электролита — соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды, и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и два электрода, установленных перпендикулярно горизонтальной оси емкости в виде медных вертикальных пластин, помещенных в емкость и жестко закрепленных на ее внутренней боковой поверхности, согласно изобретению медные вертикальные пластины делят емкость на центральную и две боковые части, не сообщающиеся между собой, при этом одна из боковых частей заполнена ферромагнитной суспензией, а остальные — дисперсионной средой.

При этом в качестве ферромагнитного порошка могут быть использованы порошки восстановленного железа (ПЖВ-60) или магнетита (Fe₃O₄), или гамма-железа (Fe₂O₃), кобальта, армко-железа и другие порошки, обладающие ферромагнитными свойствами.

В результате раздела емкости электродами на три несообщающиеся между собой части, так, что в одной из боковых частей находится ферромагнитная суспензия, а в двух других — дисперсионная среда, один из электродов находится в двух разных растворах — ферромагнитной суспензии с одной его стороны и в дисперсионной среде — с другой, а второй только в дисперсионной среде с обеих сторон, то потенциал первого электрода определяется не только дисперсионной средой но и ферромагнитной суспензией (U_дис.с.+U_ферр), где U_дис.с — потенциал дисперсной среды, а U_ферр _ потенциал ферромагнитной суспензии. Потенциал второго электрода определяется только дисперсионной средой U_дис.с., поскольку он погружен только в дисперсионную среду. Ввиду этого разность потенциалов электродов будет определяться только значением потенциала ферромагнитной суспензии U_дис.с.+U_ферр.-U_дис.с..

При помещении индикатора в однородное магнитное поле, оно действует только на один электрод, который находится в ферромагнитной суспензии, на второй электрод это поле не действует ввиду отсутствия ферромагнитной компоненты. Под действием магнитного поля потенциал электрода, находящегося в ферромагнитной суспензии, будет изменяться, в то время как потенциал электрода, находящегося в дисперсионной среде, будет оставаться неизменным. Таким образом, появляется возможность индикации с помощью заявляемого индикатора индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

Технический результат, обеспечиваемый заявляемым индикатором магнитного поля, заключается в расширении его функциональных возможностей за счет индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

На чертеже показан индикатор магнитного поля.

Индикатор магнитного поля содержит емкость 1 с помещенными в нее медными электродами 2, боковые грани которых приклеены к внутренней боковой поверхности емкости 1. Электроды 2 делят емкость 1 на центральную 3 и две боковые части 4 и 5. В днище 6 выполнены пазы (на чертеже не показаны) под установку электродов 2. При этом одна из боковых частей 4 заполнена ферромагнитной суспензией из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 6% от объема дисперсионной среды и 200 мг/мл ферромагнитного порошка, а остальные части 3 и 5 заполнены дисперсионной средой из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавками соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 6% от объема дисперсионной среды. К электродам 2 подключен милливольтметр 7.

Индикатор магнитного поля работает следующим образом. При помещении его в однородное магнитное поле, это поле воздействует только на правый электрод 2, который находится в двух разных растворах — ферромагнитной суспензии с одной его стороны и в дисперсионной среде с другой. Отсутствие сообщаемости между боковыми и центральной частью за счет установки нижних концов электродов на дне емкости, без зазора (в пазах днища 6) обеспечивает постоянное местонахождение ферромагнитной суспензии в правой части сосуда. При измерении однородного магнитного поля, например соленоида, индикатор магнитного поля помещают внутрь соленоида и включают измеряемое поле. При этом ферромагнитная суспензия образует цепочки, под воздействием магнитного поля изменяются ее физические, электрические и магнитные свойства (вязкость, электропроводность, намагниченность). Изменение свойств приводит к изменению электрического потенциала первого электрода, а значит и разности потенциалов всей системы пропорционально величине поля соленоида.

При измерении неоднородного магнитного поля, например поля дефекта, контролируемое изделие должно быть намагничено и просканировано вдоль своей поверхности, при этом при прохождении части индикатора магнитного поля с первым электродом через поле дефекта также появится сигнал, пропорциональный величине этого поля.

При измерении участков магнитных полей с постоянным градиентом (например, полей электромагнитов) магнитное поле будет воздействовать в этом случае также только на один (первый) электрод и при перемещении индикатора магнитного поля через данный участок напряжение на выходе индикатора будет иметь постоянную величину.

Таким образом, данный индикатор обеспечит индикацию всех источников магнитных полей: как неоднородных, так и однородных полей.

Полезная электроника

Промышленные приборы для измерения значений магнитных полей относительно мало распространены. В связи с этим на практике могут оказаться полезными описываемые здесь простые индикаторы магнитных полей.

Индикаторы постоянного поля

В индикаторе,собранном по схеме рис.1, а, магниточувствительным элементом (датчиком) является гepкон SF1, с подвижным экраном, позволяющим частично ослаблять магнитное поле Н. Геркон присоединен гибкими проводниками с вилкой ХТ 1 на концax к индикаторной лампе накаливания HLl и батарее питания GВ1. Под воздействием магнитного поля контакты геркона замыкаются, и лампа загорается. Можно также присоединить проводники от геркона к авометру любоrо типа,включенному как омметр на пределе X 1000. В этом случае действие магнитноrо поля будет вызывать отклонение стрелки авометра.

Возможный вариант конструкции датчика такого индикатора показан на рис. 1, б. Геркон 5 с припаянными к его выводам соединительными проводниками 1 заключен в пластмассовую трубку 4 (например, от ненужной авторучки), по которой с небольшим трением перемещается экран 2. Экраном служит тонкостенниая трубка подходящеrо диаметра из магнитомягкой стали(например, корпyс конденсатора KБГ-M), в которой сделано окно 3 соответственно размерам геркона. Порог срабатывания герконa и чувствительность к полю зависят от положения экрана, что позволяет снабдить индикатор простейшей шкалой 3. оцифрованной в относительных единицах. Индикатор реагирует на поля, создаваемые динамическими головками прямого излучения. Электроизмерительными приборами магнитоэлектрической системы и т. п., на расстоянии нескольких сантиметров.

Индикатор по схеме рис. 1. в. состоит из датчика поля, катушки L1 с магнитопроводом-концентратором и микроамперметра РА} (авометра) или вольтметра РU1 (рис. 1, г) на наименьшем пределе измерения. Датчик(pиc. 1, д) представляет собой стержень из магнитомягкогo материала сечением 0.5…1.5 см 2 и длиной 10….15 см с каркасом, на котором намотано внавал 10000… 15000 витков провода ПЭВ-l 0,05…0,1. Можно использовать катушку с сердечником от реле РКН или РПН,удалив якорь и контактные пружины.

При перемещении (повороте) датчика относительно силовых линий магнитногo поля возникающая в катушке ЭДС индукции вызывает кратковременный бросок стрелки авометра. Большей напряженности поля соответствует и большее отклонение стрелки.

Индикатор низкочастотных полей

Индикатор по схеме на рис. 2,а отличается от предыдущего включением в цепь датчика L1 полупроводникового диода VD1. Индикатор обнаруживает поля рассеяния трансформаторов питания, электродвигателей и т. п. на расстоянии до 10 см и более. Еще чувствительнее устройство со звуковым индикатором (рис. 2, б) головными телефонами ВF1 ТОН-2, ТОН-2А или другими высокоомными. Как известно, звукоотдача телефонов на низких частотах невелика, а чувствительность слуха понижена.

Однако наличие в цепи датчика диода VD1 приводит к появлению гармоник основной частоты, что улучшает слышимость и, следовательно, чувствительность индикатора к полям технической частоты (50 Гц). Это позволяет с успехом использовать eгo для обнаружения и оценки полей рассеяния катушек и даже одиночных проводников, по которым протекают токи силой около нескольких ампер, например в цепях питания нитей накала радиоламп. Возможно также использование индикатора для обнаружения скрытой в стенах — электро или радиопроводки.

В предельно упрощенном устройстве, выполненном по схеме на рис. 2, в, один из излучателей высокоомногo головноrо телефона ВF1.1, снятый с оголовья и освобожденный от амбушюра и мембраны, используется в качестве датчика переменного магнитного поля, а другой излучатель (ВF1.2) является звуковым индикатором. Диод VD1 присоединен к штепсельной вилке ХТ1 телефонов. Чувствительность этого индикатора меньше чем предыдущего.

h4>Индикатор полей ультразвуковой частоты

Индикатор магнитного поля ультразвуковой частоты может быть выполнен по схеме рис.2,а, если применить в нем катушку L1 с ферритовым сердечником. Катушка должна содержать неколько десятков или cотен витков,намотанных на cтeнкe диаметром 8…10 и длиной 100…200 мм из феррита марки М400НН или М600НН. Возможно также использование Г-образных или П-образных сердечников.

В телевизорах магнитные поля ультразвуковой частоты (15625 Гц) создаются выходными трансформаторами строчной развертки, строчными катушками отклоняющей системы, катушками регуляторов линейности и размера строк, а в телевизорах цветного изображения- катушками блока динамического сведения лучей кинескопа. Ориентировочная оценка исправности таких деталей возможна путем сравнения их полей рассеяния с аналогичными в заведомо исправных телевизорах. Для этого пригоден индикатор, смонтированный по схеме на рис.3,а. Он содержит датчик катушку LI с ферритoвым сердечником, который служит магнитопроводом-концентратором, и миниатюрную лампу накаливания HL1. Можно использовать и менее чувствительную лампу накаливания, включив ее по схеме рис. 3, б. В этом случае катушкадатчик L1, конденсатор Сl и лампа HL1 образуют последовательный колебательный контур,в котором возникает резонанс напряжений на частоте строчной развертки.

Конструкция такого индикатора показана на рис. 3, в. Катушка 3 содержит 50 витков провода ПЭВ-1.

0,23…0,31, намотанных в один слой на бумажной гильзе 2, которая может перемещаться вдоль стержня 1 диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита марки М400НН или М6ООНН. Стержень закреплен в картонной или пластмассовой (но не металлическойl) трубке 4 длиной 200…300 мм, на которой может быть также конденcaтop 5 МБМ или БМ. Трубка вставлена в пластмассовую или деревянную ручку 6 (например, от ненужного электропаяльника). В отверстии ручки укреплена лампа накаливания 7. Оптимальное положение гильзы 2 находят, приставив стержень 1 торцом к магнитопроводу выходного трансформатора строчной развертки работающего Телевизора, по максимальной яркости свечения лампы 7, после чeго фиксируют гильзу лаком или клеем.

При oцeнке с помощью индикатора неисправностей в телевизорах следует учесть, что поле рассеяния строчного трансформатора ослабевает при наличии междувитковых замыканий в регуляторах размера и линейности строк или в строчных отклоняющих катушках и особенно-при пробое конденсатора вольтодобавки. В случае же замыкания в обмотках caмoгo трансформатора eгo поле рассеяния вообще не обнаруживается. При наличии короткозамкнутых витков в строчных отклоняющих катушках их поле ослабевает, а если расколот ферритовый сердечник отклоняющей системы — оно может возрасти в месте расположения трещины.

Индикаторы полей радиочастоты

Индикатор магнитной составляющей поля радиочастоты (рис. 4) представляет собой ненастраиваемый широкополосный приемник прямого усиления с катушкой Ll (магнитной антенной WAl) на диапазоны дв и св и катушкой L2 диапазона КВ, которые соединены, соответственнo, с детекторами на диодах VDl и VD2. Кроме основной функции диоды также являются разделительными, устраняя взаимное влияние катушек Ll и L2. Постоянная составляющая тока детекторов усиливается транзисторами VТ1 и VT2. При этом сопротивление участка коллектор — эмиттер транзистора VT2 оказывается зависящим от напряженности поля, что позволяет выполнить индикатор в виде приставки к авометру PRl,включенному на пределе измерения X 1000. При измерении необходимо соблюдать указанную на схеме полярность напряжения на гнездах ХТ2 авометра, которую легко определить, подключив к ним любой полупроводниковый диод.

Диоды VDl и VD2 (Д2Б Д2Ж) любые точечные германиевые (но не кремниевые!). Дело в том, что контактная разность потенциалов, возникающая на гpaнице p-n переход а в легированном германии, значительно меньше чем в кремнии. Поэтому прямой ток в несколько миллиампер протекает через германиевый диод уже при напряжении 0,2…0,3 В, а через кремниевый лишь при 0,8…0,9 В. Следовательно, индикатор с германиевыми диодами более чувствителен.

Это свойство присуще не только полупроводниковым диодам, но также и pn переходам транзисторов. Поэтому для повышения чувствительности индикатора кремниевый транзистор VТ1 можно заменить германиевым, например серий МП37 — МП38.

Данные катушек LI и L2 выбирают в зависимости от требуемого диапазона радиочастот. Катушка L1 может состоять из 100…150 витков однослойной намотки проводом ПЭВ1 0,23…0,31. продолжением которой служат две-три секции по 100…150 витков провода ПЭВ1 0,12…0,18, намотанные внавал в том же направлении на стержне диаметром 8…10 и длиной 100…200 мм из феррита марки М400НН или М600НН. Такое выполнение магнитной антенны уменьшает собственную распределенную емкость катушки L1, что способствует расширению полосы пропускания входной цепи индикатора.

Катушка L2 может содержать 20…40 витков провода ПЭВ 1 0,64…0,8, намотанных однослойно на картонном или пластмассовом каркасе диаметром 10…20 мм. При веденные числа витков катушек являются ориентировочными и корректируются в зависимости от размеров при меняемых ферритовых стержней и каркасов. Лучше вceгo это делать, поместив индикатор в поле рамки, соединенной с выходом гeнepaтopa радиочастоты (анапогично известному методу регулировки приемников с магнитными антеннами). При отсутствии генepaтopa индикатор налаживают, связывая eгo с катушками контура гетеродина вспомогательноrо радиоприемника на соответствующих диапазонах.

Литература
Волин М. П. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратype. М. : Советское радио, 1972.
Луканип В. Волномерная приставка к aвометpy. Радио, 1972.№ 9
Ринский В. Индикатор магнитных полей рассеяния. Радио, 1968,№4.
Ринский В. Магнитометр. Радио, 1970,№9.

Читайте также:
Индикатор электростатического поля
Полезная электроника

Плёнка для визуализации магнитного поля А4

Средства визуализации используются так же в учебных целях, научных исследованиях, при которых возникает необходимость точно определить наличие и конфигурацию магнитного поля и во многих других процессах. Одним из вариантов использования визуализатора является его применения в антимагнитных пломбах.

Итак, начнем с описания структуры визуализатора магнитного поля. Что же он из себя представляет?

Как видно из рисунка визуализатор состоит из трех слоев. Первый верхний слой это прозрачная майларовая пленка, через которую вы можете наблюдать всю картину. Под верхним слоем находится магнитный материал, и замыкает эту тройку не прозрачная черная подложка. Рисунок, конечно же весьма схематичен и нарисован вовсе не в масштабе. Реальная толщина этого пирога составляет несколько десятых миллиметра.

На первый взгляд все просто, но это совсем не так. Надеемся, что с верхним и нижним слоями все более или менее ясно. Тогда приступим к рассмотрению «сердца» этого пирога, а именно строения магнитного материала. Этот материал состоит из матированных капсул магнитной миграции состоящих из смеси нанопорошков цветных и редкоземельных металлов размером примерно 60 нанометров смешанных с определенным пигментом и находящихся в желеобразной среде. В этой среде капсулы могут вполне свободно перемещаться под воздействием внешнего магнитного поля. Размер капсул позволяет говорить о модном ныне течении — нанотехнологии. При производстве не используются токсичные и радиоактивные материалы. При эксплуатации изделия из него ничего не выделяется. Для человека визуализатор магнитного поля совершенно безопасен.

Рассмотрим механизм, при помощи которого мы можем увидеть структуру магнитного поля.

Механизм визуализации весьма прост и основан на отражении или поглощении световых волн за счет чего и создается контраст между светлыми и темными участками. Но почему один и тот же материал может отражать или поглощать свет? Все зависит от взаимного расположения капсул миграции в среде, а в свою очередь их расположение определяется направлением внешнего магнитного поля, приложенного к материалу. Внимательно посмотрите на рисунки ниже. Если частицы в среде расположились горизонтально по отношению к падающему на него свету, то этот свет отражается от их поверхности, и мы наблюдаем на поверхности пленки светло-зеленые участки. Если же частицы расположить так, как показано на втором рисунке, то свет не отражается, а поглощается подложкой и мы увидим темные участки. Вовсе не обязательно чтобы частицы располагались только в горизонтальной или только вертикальной плоскости. Они могут располагаться совершенно произвольно. На поверхности материала это будет отражаться, как чередование более темных или более светлых полей.

Теперь, Вам все стало более или менее понятно.

Магнитный индикатор (Flux-Детектор, магнитный детектор, пленка для визуализации магнитного поля) делает магнитное поле видимым. Его можно назвать магнитным дисплеем. Магнитный индикатор окрашивается в темные тона, когда магнитное поле направлено под прямым углом к пленке (вблизи полюсов) и светлеет, когда направление магнитного поля параллельно пленке или его нет. Таким образом, можно будет легко определить намагничивание магнита (аксиальное, диаметральное, вдоль длины и т.п.). Пленка для визуализации магнитного поля будет полезной для урока физики по теме «магнитное поле».

Если вы внимательно разглядите антимагнитную пломбу, то увидите на магнитном элементе темный рисунок. Этот рисунок наносится с помощью специального станка для нанесения рисунка. Это уникальное изделие. Так вот, под воздействием специального инструмента в магнитном слое визуализатора создаются области (домены) с различной ориентацией капсул миграции. В одном месте они располагаются горизонтально, в другом вертикально, при этом человек видит на поверхности пленки четкий темно-зеленый рисунок на светло-зеленом фоне.

Такое состояние частиц в доменах статично. Частицы не могут самостоятельно поменять свою ориентацию. Для того, чтобы придать им другое положение необходимо воздействовать на них внешним магнитным полем. Вы можете трясти пленку, нагревать ее пока она не начнет плавиться, стучать ею о другие предметы и т.п. Все будет бесполезно. Частицы будут находиться в том положении, в которое их установили. Так что любое утверждение, что рисунок на поверхности сам собой распался несостоятельно. Из всего этого следует, что разрушить рисунок на поверхности можно только воздействием внешнего магнитного поля.

Магнитный индикатор (визуализатор магнитного поля, магнитный детектор) Вы можете приобрести у нас. Он продается форматом А4 (210х297мм), можно разрезать на меньший размер, кратный 70мм

Индикатор магнитного поля можно использовать при температуре -15⁰С ….+120⁰С. Срок эксплуатации магнитного детектора — 10 лет.

Магнитное поле — все статьи и новости

Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом. Это одна из пяти известных нам сил, управляющих Вселенной от микромасштабов до масштабов межгалактических. С тех пор как Джеймс Клерк Максвелл связал в своих знаменитых пяти уравнениях электродинамики электричество и магнетизм, объединение всех пяти сил стало для физиков одной из главных задач. В так называемой Стандартной модели им удалось объединить слабое взаимодействие с электромагнитным. С Великим объединением, включающим в силовой союз и сильное взаимодействие, пока не получается, но уже в наличии прогресс в виде множества моделей. Вопрос за малым: каким-то образом, объединить все это еще и с гравитацией.

Похоже, что магнитное поле — непременное условие для существования жизни. Оно представляет собой единственную защиту от убивающей радиации Солнца. По одной из гипотез истории Марса, у него в далекой древности были моря и воздух, но потом что-то сильно его ударило и лишило магнитного поля. Атмосферу снесло солнечным ветром, океан, тогда существовавший, усох, и сегодня он непригоден для жизни.

О магнитах и их силе люди, наверное, знали, чуть ли не с момента появления у них разума. Самый первый компас — сынань — был изобретен в Китае еще в третьем веке до н.э. Однако «по-настоящему» магнитное поле люди начали изучать лишь в Средние века. В 1269 году французский ученый Петр Перегрин (рыцарь Пьер из Мерикура) отметил магнитное поле на поверхности сферического магнита, применяя стальные иглы, и определил, что получающиеся линии магнитного поля пересекались в двух точках, которые он назвал «полюсами» — по аналогии с полюсами Земли. Почти три столетия спустя Уильям Гилберт Колчестер, заложивший основы магнетизма как науки, впервые определенно заявил, что сама Земля является магнитом. В XVIII-XIX веках ученые доказали, что у магнита обязательно должно быть два полюса, а также то, что электрический ток может порождать магнитное поле и наоборот. Ампер, Фарадей, Кельвин и Максвелл завершили классическое описание электромагнитного поля.

Изображение: NASA

«Измерение индукции магнитного поля постоянного магнита» 10 класс

Измерение индукции магнитного поля постоянного магнита.

Теоретическая часть

Движущиеся заряды образуют электрический ток. Следовательно, магнитное поле – это поле, создаваемое электрическим током.

Оно осуществляет взаимодействие электрических токов. Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия, это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое действует на другой заряд, и наоборот. Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Перечислим основные свойства магнитного поля, устанавливаемые экспериментально:

1. Магнитное поле порождается электрическим током.

2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток.

Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля, как и реальности электрического поля, является факт существования электромагнитных волн. Для изучения магнитного поля можно взять замкнутый контур малых размеров. Например, можно взять маленькую плоскую проволочную рамку произвольной формы. Подводящие ток проводники нужно расположить близко друг к другу или сплести вместе. Тогда результирующая сила, действующая со стороны магнитного поля на эти проводники, будет равна нулю.

Магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами. Если мы подвесим на гибких проводах рамку с током между полюсами магнита, то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока плоскость ее не установится перпендикулярно к линии, соединяющей полюсы магнита. Таким образом, магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие (рис.1).

$C:\Users\Oayder\Pictures\56747_html_30d34315.jpg$ Рис.1. Ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током.

Величина, характеризующая магнитное поле количественно называется вектором магнитной индукции и обозначают B. Ориентирующее действие магнитного поля на магнитную стрелку или рамку с током можно использовать для определения направления вектора магнитной индукции. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.

Положительная нормаль направлена в ту сторону, куда перемещается буравчик, если вращать его по направлению тока в рамке. Располагая рамкой с током или магнитной стрелкой, можно определить направление вектора магнитной индукции в любой точке поля. В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по касательной к окружности. Плоскость окружности перпендикулярна проводу, а центр ее лежит на оси провода. Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.

Наглядную картину магнитного поля можно получить, если построить линии магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор в данной точке поля (рис.2).

$C:\Users\Oayder\Pictures\image004_0.jpg$ Рис.2. Направление линий магнитной индукции.

Для прямолинейного проводника с током линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной этому проводнику с током. Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной линии (рис.3).

$C:\Users\Oayder\Pictures\35430_html_m2b20dcc1.gif$ Рис.3. Расположение линий магнитной индукции для прямолинейного проводника с током.

Картину линий магнитной индукции можно сделать видимой, воспользовавшись мелкими железными опилками. В магнитном поле каждый кусочек железа, насыпанный на лист картона, намагничивается и ведет себя как маленькая магнитная стрелка. Наличие большого количестве таких стрелок позволяет в большее числе точек определить направление магнитного поля и, следовательно, более точно выяснить расположение линий магнитной индукции.

Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты. Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми. Магнитное поле – вихревое поле. Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в том, что магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобных электрическим в природе нет.

Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника, был установлен в 1820 г. А. Ампером. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, Ампер сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.

Сила достигает максимального значения F_m, когда магнитная индукция перпендикулярна проводнику. Следовательно, максимальная сила, действующая на участок проводника длиной , по которому идет ток, прямо пропорциональна произведению силы тока I на длину участка : ~ .

Модулем вектора магнитной индукции назовем отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка:

Магнитное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции В. В каждой точке магнитного поля могут быть определены направление вектора магнитной индукции и его модуль с помощью измерения силы, действующей на участок проводника с током.

Пусть вектор магнитной индукции В составляет угол с направлением отрезка проводника с током. Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Поэтому модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора В, перпендикулярной проводнику, т.е. от , и не зависит от параллельной составляющей вектора В, направленной вдоль проводника.

Максимальная сила Ампера равна:

Ей соответствует . При произвольном значении угла сила пропорциональна не , а составляющей. Поэтому выражение для модуля силы F, действующей на малый отрезок проводника , по которому течет ток I, со стороны магнитного поля с индукцией , составляющей с элементом тока угол , имеет вид:

— Это выражение называют законом Ампера.

Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника.

В рассмотренном выше опыте вектор перпендикулярен элементу тока и вектору . Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника (рис.4).

$C:\Users\Oayder\Pictures\formula-sily-ampera_9.png$ Рис.4. Правило левой руки.

За единицу магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила F_m=1 Н. Единица магнитной индукции получила название тесла в честь югославского ученого-электротехника Н. Тесла. Опираясь на измерение силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, можно определить модуль вектора магнитной индукции.

Опытный закон Ампера устанавливает зависимость величины силы, действующей на прямолинейный участок проводника с током, помещенный в магнитное поле, от основной характеристики магнитного поля – вектора индукции магнитного поля:

где l – длина активной части прямолинейного участка проводника, по которому протекает ток силой I, В-численное значение вектора индукции магнитного поля в месте расположения проводника, – угол между направлением оси проводника и направлением вектора.

Если проводник расположить так, чтобы = 90°, то

Таким образом, измерив действующую силу в ньютонах, величину тока в амперах и длину активной части проводника в метрах, легко определить величину индукции магнитного поля.

В данной экспериментальной работе необходимо определить индукцию магнитного поля В между полюсами дугообразного магнита, а также экспериментально проверить зависимость силы F от величины тока.

Описание установки и вывод рабочей формулы.

Для работы используется следующее оборудование: весы, набор гирь, дугообразный магнит, прямоугольная рамка (72 витка/5,4м), источник питания, лабораторный амперметр, ключ замыкания тока, измерительная линейка, соединительные провода.

Электрическая схема установки (рис.5):

$C:\Users\Oayder\Pictures\zep5.jpg$ Рис.5. Электрическая схема установки. 1 — Источник тока, 2 — реостат, 3 — амперметр,4 — АВ – прямолинейный проводник, 5 — ключ.

На проводник с током, помещенный в магнитное поле постоянного дугообразного магнита действует сила Ампера. Модуль которой равен:

Отсюда следует:

Если угол α равен 90⁰, то индукция магнитного поля будет определяться выражением:

Таким образом, для измерения индукции магнитного поля необходимо измерить силу Ампера F, действующую на проводник, длину проводника и силу тока в этом проводнике.

Замыкая электрическую цепь, равновесие весов нарушается за счет действия силы Ампера со стороны магнитного поля. (см рис.6)

$C:\Users\Oayder\Pictures\новый коллаж.jpg$ рис.6. Наблюдение нарушения равновесия весов при замыкании электрической цепи.

Уравновешивая весы с помощью разновесов, можно определить значение силы тяжести, а следовательно и силы Ампера:

Зная длину активной части проводника, силу тока в цепи, можно вычислить индукцию магнитного поля данного подковообразного магнита.

Стоит учесть, что при изменении силы тока сила Ампера также будет изменяться.

Индикатор индукции магнитного поля И554

Для индикации магнитной индукции во второй части работы используется прибор «Индикатор индукции магнитного поля И554» (см рис.2).

$C:\Users\Oayder\Pictures\1436115284.jpg$ рис.7. Индикатор индукции магнитного поля И554.

Данный индикатор предназначен для использования в качестве наглядного пособия при демонстрации опытов по исследованию электромагнитных полей при изучении курса физики. Чувствительность индикатора должна быть не менее 1,5 мВ на 1А/м при напряжении возбуждения 10В переменного тока частоты 2000 Гц.

Индикатор индукции магнитного поля И554 представляет собой замкнутый сердечник, навитый из ленты сплава с высокой магнитной проницаемостью, на стержнях которого намотана обмотка возбуждения, состоящая из двух соединенных последовательно обмоток по 100 витков (провод ПЭВ-1 0.14) каждая (рис.8).

$C:\Users\Oayder\Pictures\1436115266.jpg$ Рис.8. Сердечник индикатора индукции магнитного поля.

Обмотка возбуждения создает в сердечнике магнитный поток. Поверх обоих стержней с обмоткой возбуждения расположена измерительная обмотка, содержащая 1000 витков (провод ПЭВ-1 0.1). Если через обмотку возбуждения индикатора пропустить переменный ток, то в измерительной обмотке э.д.с. не возникает, так как суммарный магнитный поток, охватываемый измерительной обмоткой в любой момент времени, равен нулю. При появлении постоянного внешнего магнитного поля, направленного вдоль оси измерительной обмотки (направление которой определяется «остриями» сердечника), в последней наводится э.д.с. удвоенной частоты, пропорциональная индукции наблюдаемого магнитного поля.

Индикатор заключен в пластмассовый корпус с ручкой, сквозь которую пропущены выводы обмоток. Питание обмотки возбуждения индикатора осуществляется напряжением переменного тока частоты 2000 Гц. Измерительная обмотка индикатора подключается к зажимам переменного тока школьного демонстрационного гальванометра от амперметра.

Подключив выводы измерительной обмотки индикатора с маркировкой «Г» к зажимам переменного тока школьного демонстрационного гальванометра от амперметра, а выводы обмотки с маркировкой «ЗГ» к зажимам школьного генератора ГЗШ-63 соответствующим выходу для сопротивления нагрузки 600 Ом, установите частоту 2000 Гц на генераторе. При включении генератора в сеть подайте напряжение на обмотку индикатора, при этом индикатор начинает слабо звучать.

При введении индикатора в постоянное магнитное поле будет наблюдаться отклонение указателя гальванометра. Наибольшее отклонение указателя будет при совпадении направления испытуемого поля с направлением концов сердечника. Установку указателя в любое начальное положение производите корректором.

Этапы выполнения работы.

Соберите электрическую схему согласно рис.5 и экспериментальную установку, показанную на рис.9:

$D:\IMG_20151208_152325.jpg$

Рис.9. Рабочая установка: 1 – штатив, 2 – рамка (проводник), 3 – весы, 4 – постоянный магнит, 5 – разновесы, 6 — амперметр, 7 – источник, 8 – ключ, 9 – реостат.

Установите рамку так, чтобы горизонтальная сторона была расположена перпендикулярно вектору B.
Уравновесьте весы с точностью до десятых килограмма.
Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов:
№ опыта
d, м
∆l=dn, м
I, A
m, кг
F_A, Н
B, Тл
B, Тл
B=B±∆B, Тл
1
0
0
2
0,1
3
0,2
4
0,3
5
0,4
6
0,5
7
0,6
8
0,7
9
0,8
10
0,9
Измерьте линейкой ширину рамки d и подсчитайте общую длину активного проводника с током помещаемого в магнитное поле. Результат запишите в рабочую таблицу.
Уравновесив весы, пропустите через рамку ток 0,1 А. Уравновесьте вышедшие из равновесия весы. Запишите в таблицу значение m, кг.
Повторите опыт, изменяя значение тока, проходящего через рамку с шагом 0,1 А.
Рассчитайте модуль силы Ампера и индукцию магнитного поля. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.
Найдите среднее значение индукции магнитного поля по формуле:

Рассчитайте погрешность ваших измерений по формуле:

Простройте график зависимости F_a от I. Сделайте соответствующие выводы по работе.
Используя «индикатор индукции магнитного поля И554» и постоянный магнит из предыдущего опыта, пронаблюдайте за движением стрелки гальванометра от амперметра при введении индикатора в постоянное магнитное поле.
Поменяйте положение индикатора привнесение его в магнитное поле. Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. Магнит создает вокруг себя магнитное поле. Где будет проявляться действие этого поля наиболее сильно?

А. Около полюсов магнита.
Б. В центре магнита.
В. Действие магнитного поля проявляется равномерно в каждой точке магнита.

2. При каком условии магнитное поле появляется вокруг проводника?

А. Когда в проводнике возникает электрический ток.
Б. Когда проводник складывают вдвое.
В. Когда проводник нагревают.

3. На рисунке показано расположение магнитной стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной индукции?

А. Вверх.
Б. Вниз.
В. Направо.
Г. Налево.

4. Укажите фундаментальное свойство магнитного поля?

А. Его силовые линии всегда имеют источники: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.
Б. Магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов в природе нет.
В. Его силовые линии всегда имеют источники: они начинаются на отрицательных зарядах и оканчиваются на положительных.

5. Выберите рисунок, где изображено магнитное поле.

Рис. 1

Рис. 2

6. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите направление вектора магнитной индукции.

А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.

7. Силовые линии магнитного поля представляют собой
А. прямые

Б. замкнутые кривые

В. окружности

Г. параболу

Упражнение:

Задача 1.

На прямолинейный участок проводника с током длиной 2 см между полюсами постоянного магнита действует сила 10^-3 Н при силе тока в проводнике 5 А. Определите магнитную индукцию, если вектор индукции перпендикулярен проводнику.

Задача 2.

С какой силой действует магнитное поле с индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

Задача 3.

Какова индукция магнитного поля, в которой на проводник с длиной активной части 5см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

Достигнута самая высокая напряженность магнитного поля

Физики из Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми достигли напряженности магнитного поля в 14,1 Тл. При этом сам магнит охладили до 4,5 К, сообщает сайт лаборатории.

Успех будущего адронного коллайдера высоких энергий во многом зависит от жизнеспособности магнитов. Поэтому крайне важно разработать как можно более прочные материалы, создающие высокие магнитные поля. Одним из перспективных материалов для такого применения считаются сплавы ниобия с оловом. Потенциально из материалов на основе этих сплавов можно получить магниты, создающие поля с напряженностью выше 15 Тл.

Ученые из Fermilab объявили, что они достигли самой высокой напряженности магнитного поля, когда-либо зарегистрированной для магнита управления ускорителя, и установили мировой рекорд в 14,1 Тл с магнитом, охлажденным до 4,5 К. Предыдущий рекорд в 13,8 Тл, достигнутый при той же температуре, был установлен 11 лет назад в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

Это достижение является знаменательной вехой для сообщества физики элементарных частиц, которое вынашивает идеи для будущего коллайдера, который мог бы служить потенциальным преемником Large Hadron Collider, работающего в CERN с 2009 года. Новая машина должна будет разгонять протоны до энергий, которые в несколько раз превышают энергии в LHC. Это станет возможным, если использовать новые магниты, разработанные в Fermilab.

«Мы несколько лет работали над преодолением рубежа в 14 Тл, поэтому достижение этой точки является важным шагом для физики высоких энергий, — подчеркнул руководитель проекта, сотрудник Fermilab Александр Злобин. — В ходе первого теста на нашем 15-тесловом демонстраторе мы добрались до показателя в 14,1 Тл. Теперь мы работаем над тем, чтобы извлечь из него еще один тесла и преодолеть порог в 15 единиц».

В течение следующих нескольких месяцев группа ученых планирует укрепить механическую поддержку катушки. В ходе следующего теста магнита этой осенью они рассчитывают достигнуть целевого показателя в 15 Тл.