Главная > Общий курс физики. Т. III. Электричество (Сивухин Д. В.)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Постоянные магниты являются магнетиками, вектор намагничивания I которых практически не изменяется при внесении магнита во внешнее магнитное поле (если последнее не слишком сильное). На этом основан метод Гаусса измерения напряженности магнитного поля. Пусть магнит имеет форму прямого стержня, намагниченного параллельно его оси. Обозначим через $\mathfrak{M}$ его магнитный момент. В однородном магнитном поле В на магнит действует вращающий момент $[\mathfrak{M B}]$. Если магнит может свободно вращаться вокруг своего центра масс, то под действием этого вращающего момента вектор $\mathfrak{M}$ установится вдоль В. Выведем немного магнит из положения равновесия. Возникнут малые колебания с периодом
\[
T=2 \pi \sqrt{\frac{\Theta}{\mathfrak{M B}}},
\]

где $\Theta-$ момент инерции магнита.

Закрепим теперь магнит перпендикулярно к магнитному полю B и поместим вдали от магнита на продолжении его оси маленькую магнитную стрелку. Считая магнит точечным диполем, для магнитного поля $\mathbf{B}_{1}$ магнита в месте нахождения стрелки можно написать $B_{1}=$ $=2 \mathfrak{M} / r^{3}$, где $r$ – расстояние между центрами стрелки и магнита. Это поле направлено вдоль оси магнита, т. е. перпендикулярно к измеряемому полю В. Под действием полей В и $\mathbf{B}_{1}$ стрелка установится под углом $\alpha$ к полю $\mathbf{B}$, который определяется соотношением
\[
\operatorname{tg} \alpha=\frac{B_{1}}{B}=\frac{2 \mathfrak{M}}{B r^{3}} .
\]

Измерив время $T$ и угол $\alpha$, можно по формулам (63.1) и (63.2) вычислить как напряженность поля $\mathbf{B}$, так и магнитный момент магнита $\mathfrak{M}$.

Можно поступить и иначе. Магнит по-прежнему закрепляют перпендикулярно к полю $\mathbf{B}$, но магнитную стрелку помещают на линии, перпендикулярной к оси магнита и проходящей через его центр. Тогда поле магнита $\mathbf{B}_{2}$ в месте нахождения стрелки определится по формуле $B_{2}=\mathfrak{M} / r^{3}$ и будет направлено противоположно вектору $\mathfrak{M}$, т. е. попрежнему перпендикулярно к вектору В. Поэтому угол $\alpha$ между В и осью стрелки в положении равновесия определится соотношением
\[
\operatorname{tg} \alpha=\frac{B_{2}}{B}=\frac{\mathfrak{M}}{B r^{3}},
\]

которым можно воспользоваться вместо соотношения (63.2).
Со времен Гаусса описанный способ широко применяется для измерения магнитного поля Земли. При этом магнит и магнитная стрелка располагаются в горизонтальной плоскости и могут вращаться вокруг вертикальной оси. В таком случае методом Гаусса определяется не полное магнитное поле Земли $\mathbf{B}$, а только его горизонтальная составляющая.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru