+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Лабораторна робота
К-сть сторінок:
5
Мова:
Українська
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА
Визначення напруженості магнітного поля на осі соленоїда
Мета роботи: набути навиків вимірювання напруженості магнітного поля в різних точках вздовж осі соленоїда.
Прилади та матеріали: соленоїд з вимірювальною котушкою; балістичний гальванометр; амперметр; реостат; вимикач.
Теоретичні відомості
Напруженість магнітного поля на осі соленоїда в загальному випадку визначається за формулою:
де I – струм, що проходить по обмотці соленоїда;
n – кількість витків на одиницю довжини соленоїда;
1 та 2 – кути під якими з точки спостереження видно радіуси поблизу кінців соленоїда (рис. 1).
Коли діаметр і довжина соленоїда сумірні то такий соленоїд називається коротким. Для короткого соленоїда напруженість Н магнітного поля максимальна на осі соленоїда. В решті точок величина Н менша.
Для довгого соленоїда (коли R<<l) 1 0, 2 і магнітне поле буде однорідним. Обчислимо напруженість магнітного поля для будь-якої точки на осі соленоїда.
З рис. 1 видно, що)
Величина n l = N – повне число витків. Отже,
Поле багатошарового соленоїда якісно має той самий характер, як і поле одношарового.
У даній роботі напруженість магнітного поля визначається за допомогою балістичного гальванометра. Схему установки наведено на рис. 2. Балістичний гальванометр приєднується до вимірювальної котушки W. При замиканні вимикача К напруженість магнітного поля на осі соленоїда зростає від нуля до значення Н.
Магнітний потік, який пронизує при цьому вимірювальну котушку:
де S і N1 – площа поперечного перерізу і число витків вимірювальної котушки.
У колі котушки W виникає короткочасний індукційний струм і рамка гальванометра відхиляється на деякий кут . Зміщення світлового “зайчика” відраховується по шкалі гальванометра.
Кількість електрики q, що пройде через гальванометр,
де Rk- опір кола гальванометра, Ом. (Складається з опору котушки і опору гальванометра) .
З другого боку, кількість електрики q пропорційна величині зміщення покажчика балістичного гальванометра від положення рівноваги :
де Сg – стала балістичного гальванометра (рівна ціні однієї поділки шкали балістичного гальванометра).
З формул (8) і (9) маємо:
Величини S, N1, R, Rg, Cg, залишаються сталими при всіх вимірюваннях, тому введено позначення:
де С – балістична стала установки.
Після визначення сталої С установки можна визначити напруженість магнітного поля в будь-якій точці, розміщеній на осі соленоїда
де індекс х означає координату на осі соленоїда.
Порядок виконання роботи
Скласти схему згідно рис. 2.
Розмістити вимірювальну котушку W на осі соленоїда, що відповідає координаті х = 0, та встановити реостатом струм у колі соленоїда 1, 0-1, 5 А. (За точку відліку прийняти точку, яка розміщена в центрі соленоїда)
Розрахувати напруженість магнітного поля на осі соленоїда (центр соленоїда) за формулою (5).
Визначити в момент замикання та розмикання і взяти середнє значення.
Користуючись формулою (11), визначити сталу С
Повторити вимірювання, зазначені в пп. 4, 5, не менше як 3 рази та розрахувати середнє значення.
Провести вимірювання в точках соленоїда, розташованих одна від одної на відстані 1 см. від точки х=0 і до точки, яка співпадає з кінцем соленоїда.
Записати в таблицю. для кожної точки значенння х та за формулою (13) розрахувати напруженість магнітного поля в цих точках.
Побудувати графік залежності Нх від х. Початок координат сумістити з точкою в центрі соленоїда.
Контрольні запитання
- Сформулюйте закон Біо-Савара-Лапласа.
- Виведіть формулу для Н на осі колового витка і на осі соленоїда.