Описание экспериментальной установки

Магнитометрическая установка (рис. 2), состоит из длинно­го соленоида (1) (длина l = 19,6см, число витков N = 170, диаметр по средней линии проволоки d = 1,8см) с ферромагнитным сердечником и установ­ленной на продолжении (а = 23,5см) оси соленоида магнитной стрелки (компаса) (2).

Установку располагают на столе так, чтобы при размагни­ченном сердечнике стрелка компаса была перпендикулярна оси соленоида.

Если бы в соленоиде не было сердечника, то магнитное по­ле постоянного тока, текущего по обмотке, создало бы в точке пересечения оси соленоида и магнитной стрелки компаса только слабое магнитное поле. Но поскольку внутренний объем соле­ноида заполнен ферромагнетиком, то создается такое поле, что стрелка компаса отклоняется на угол от начального направле­ния север - юг. При этом на стрелку, имеющую магнитный мо­мент будут действовать, уравновешивая друг друга, два меха­нических вращающих момента: 1) со стороны земного магнитного поля , где А/м - горизонтальная со­ставляющая напряженности земного поля; 2) со стороны поля, созданного намагниченным сердечником , где — индукция магнитного поля сердечника в исследуемой точке поля. При равновесии , откуда .

Величину выражают через индукцию поля внутри сер­дечника. Соленоид можно представить как магнитный диполь, в котором условные магнитные заряды и отстоят на . В ис­следуемой точке поля эти два заряда создадут общую напряжен­ность (по закону Кулона для "магнитных зарядов"): . Так как расстояние от середины соленоида до исследуемой точки поля, значительно превосходит длину соленоида : , - магнитный момент соленоида с сердечником.

С другой стороны магнитный момент соленоида с сердеч­ником можно представить складывающимся из магнитных мо­ментов отдельных витков и усиленным в раз благодаря нали­чию сердечника: . Тогда , и из условия равновесия стрелки находится индук­ция поля внутри сердечника: . Итак, для поля внутри сердечника , .

На передней панели макета (рис. 3) установлены следующие элементы управления: стрелочный прибор миллиамперметр, потенциометр «СИЛА ТОКА», тумблеры «ПОСТ-ПЕРЕМ» и «ПОЛЯРНОСТЬ».

Миллиамперметр измеряет силу постоянного или переменного тока протекающего через соленоид магнитометрической установки. Потенциометр «СИЛА ТОКА» позволяет регулировать этот ток в пределах от 0 до некоторого максимального значения. Тумблером «ПОСТ-ПЕРЕМ» осуществляется переключение вида тока (постоянный, переменный), протекающего через соленоид, а тумблером «ПОЛЯРНОСТЬ» производится выбор направления протекания постоянного тока.