Pole magnetyczne związane jest z ruchem ładunków elektrycznych

a w szczególności z przepływem prądu elektrycznego przez przewody. Pole to posiada następujące cechy charakterystyczne :

• pole magnetyczne działa z pewną siłą na poruszające się w nim ładunki elektryczne , na przewody z prądem elektrycznym

• zmiana pola magnetycznego powoduje powstanie pola elektrycznego

• Własności pola magnetycznego można scharakteryzować za pomocą następujących wielkości :

• natężenia pola magnetycznego

• indukcja i strumień indukcji magnetycznej

Przestrzeń otaczająca magnes lub przewodnik z prądem nazywamy polem magnetycznym . Podstawowy wektor pola magnetycznego B nosi nazwę indukcji magnetycznej .Wektor ten jest związany z liniami indukcji następująco :

• styczna do indukcji w dowolnym punkcie daje kierunek wektora B w tym punkcie

• linie indukcji rysuje się w ten sposób , że ich liczba na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego jest proporcjonalna do wartości bezwzględnej wektora pola magnetycznego

Indukcja pola magnetycznego i strumień magnetyczny.

Jeśli w badanej przestrzeni nie ma pola elektrycznego , zaniedbamy sił ciężkości

to na ładunek próbny umieszczony swobodnie w badanym punkcji nie będą działały żadne siły .

Dodatnie ładunki próbne poruszają się w kierunku punktu P. z dowolną prędkością v . Jeżeli na ładunki te działa siła F , która odchyla je w bok

w stosunku do nadanego kierunku , to mówimy że w punkcie P występuje pole magnetyczne i definiujemy indukcję magnetyczną B tego pola wyrażając ją poprzez F inne mierzone wielkości .

Jednostką B która wynika z równania jest tesla [T] lub [Wb/m²]

Strumieniem magnetycznym φ dla pola magnetycznego można zdefiniować następująco :

gdzie całkowanie wykonuje siępowierzchnią dla której chcemy określić .

Natężenie pola magnetycznego .

Niech będzie dany przewód o dowolnym kształcie przez który płynie prąd stały o natężeniu I . W otaczającej przestrzeni powstaje pole magnetyczne , które można scharakteryzować za pomocą wielkości zwanej natężeniem pola magnetycznego . Wartość elementarnego natężenia pola dH pochodzącego od elementu dl przewodu z prądem I , w punkcie znajdującym się w odległości r od tego elementu określa prawo Biota- Savarta .

Prawo Ampera .

Na odkrycie ilościowej zależności między natężeniem prądu i , a polem magnetycznym B miało wpływ następujące doświadczenie :

wokół przewodu umieszczono magnesiki . W momencie gdy przez przewód nie płynął prąd magnesiki układały się wzdłuż linii ziemskiego pola magnetycznego. Kiedy przez drut płynie silny prąd , magnesiki otaczają ten przewód wskazując , że linie pola wytworzonego przez ten prąd są kołami zamkniętymi . Zależność :

nosi nazwę prawa Ampera .

Prawo indukcji Faradaya .

Prawo indukcji Faradaya głosi , że indukowana w obwodzie siła elektromotoryczna równa jest ze znakiem ujemnym szybkości , z jaką zmienia się strumień przechodzący przez ten obwód . Prawo to można przedstawić

w postaci :

Pole magnetyczne pierścieni i cewek .

Dla punktów leżących w pobliżu pojedynczego zwoju solenoidu obserwator nie jest w stanie zauważyć , że drut jest wygięty w łuk . Pod względem magnetycznym drut zachowuje się prawie tak , jak gdyby był długi

i prostoliniowy , a linie wektora B pola wytworzonego przez ten zwój są prawie koncentrycznymi kołami . Pole całego solenoidu jest sumą wektorową pól wytwarzanych przez wszystkie zwoje . Zwrot linii pola można wyznaczyć z reguły śruby prawoskrętnej . Pole w punktach zewnętrznych dąży do zera .

Indukcja wzajemna dwóch cewek sprzężonych ze sobą .

Dwa elementy usytuowane względem siebie w taki sposób , że pole magnetyczne jednego z nich przenika , element drugi nazywamy elementami sprzężonymi magnetycznie .

Strumień wytworzony w cewce pierwszej i obejmujący drugą nazywamy strumieniem głównym ,pozostałą część nazywamy strumieniem rozproszenia .

Stosunek strumienia wytworzonego w cewce pierwszej i skojarzonego

z cewką drugą , do prądu płynącego w cewce pierwszej nazywamy indukcyjnością wzajemną cewki pierwszej z drugą .

Współczynnikiem sprzężenia cewki 1 z cewką 2 nazywamy stosunek strumienia magnetycznego głównego do strumienia całkowitego .

Współczynnik rozproszenia jest to stosunek strumienia rozproszenia do strumienia całkowitego .

Lp.	Indukcyjności własne [H] L1 L2	Położenie cewki	Indukcyjność wzajemna [H] Lz Lp	Współczynnik indukcji wzajemnej ΔM. [H]	Współczynnik sprzężenia k
1	0,05 1	max	1,05 1,01	0,01	0,0447
2	0,03 1	pośr.	1,1 1,02	0,025	0,0894
3	0,03 1	min	1,2 1,05	0,0375	0,167

Współczynnik indukcji wzajemnej	Błąd względny w %	Błąd bezwzgl. M	Współczynnik sprzężenia K	Błąd względny %	Błąd bezwzgl. 
0,01	50%	0,005	0,0447	3,96	0,01766
0,02	25%	0,25	0,0894	6,48	0,01297
0,0375	13%	0,1333	0,167	10,68	0,0475

Wnioski :

Celem ćwiczenia było określenie współczynnika indukcji wzajemnej

i współczynnika sprzężenia dwóch cewek sprzężonych ze sobą magnetycznie , przy czym pomiaru dokonywałem dla sprzężenia dodatniego , ujemnego dla trzech wychyleń , zgodnie z zależnościami :

Ze wzorów wynika , iż należy zmierzyć indukcyjność cewki pierwszej oraz drugiej , a także indukcyjność przy połączeniu zgodnym i nie zgodnym .

W tabeli pomiarów widać , że wraz ze wzrostem odległości między obiektami indukcyjność maleje , przy obu sprzężeniach . Indukcyjność przy połączeniu zgodnym jest większa od indukcyjności przy sprzężeniu ujemnym .

Otrzymane wielości obarczone są błędami : bezwzględnym ΔM, Δk .

Błędy widoczne w tabeli są wynikiem niedokładności mierników , a także

niedoskonałości organów, zmysłów . Staranne przeprowadzenie obserwacji odgrywa rolę decydującą , a rozbieżności otrzymanych wyników pomiarów należy w znacznej mierze przypisać przeoczeniom popełnionym podczas obserwacji .

---