Файл: Лабораторная работа 2 Исследование распределения магнитного поля, образованного прямым и круговым токами по курсу Теоретические основы электротехники 3.docx

Лабораторная работа № 2 «Исследование распределения магнитного поля, образованного прямым и круговым токами»
по курсу «Теоретические основы электротехники 3»

Тема 3. Магнитное поле постоянных токов.

Цель работы:

• Ознакомление с методикой измерения индукции магнитного поля.

• Экспериментальное исследование магнитного поля, созданного прямым и круговым токами.

• Приобретение навыков расчета магнитного поля с помощью закона Био – Савара – Лапласа.

1. Порядок запуска ВЛР

1.1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.

1.2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку «ВЛК «Физика 2. Электричество и магнетизм»», далее – папку 4. Исследование распределения магнитного поля.

1.3. Запустите двойным щелчком файл 4. Инструкция по работе с программой, ознакомьтесь с интерфейсом (рис.1) и элементами виртуальной лабораторной работы (далее - ВЛР).

Теоретическая часть содержит теоретический материал, описание работы и задание на лабораторную работу (порядок работы).

Практическая часть состоит из рабочей области с лабораторной установкой.



Рис. 1. Интерфейс ВЛР, имеющей две основные составляющие: теоретическую часть и практическую часть.
1.4. Запустите двойным щелчком файл Лабораторная установка, откроется окно ВЛР.

2. Методические рекомендации:

2.1. Изучите указанные разделы виртуальной лабораторной работы:

- Теоретическая часть (Закон Био-Савара-Лапласа, Магнитное поле прямолинейного проводника с током, Магнитное поле в центре кругового тока)

- Практическая часть (Описание работы и установки)

- Порядок работы.

2.2. Чтобы начать работу щелкните по корпусу установки или по кнопке «работать с установкой».

2.3. Сборка электрической цепи


Рис. 2. Интерфейс установки.
При сборке электрической цепи для выполнения работы используйте

---

клеммы установки с соединительными проводами. Для подсоединения провода к клемме возьмитесь за конец провода, перетащите его к клемме и отпустите (при этом конец провода "привяжется" к клемме).

Собрав электрическую цепь, включите питание. Программа проверит правильность сборки электрической цепи, и в случае верной сборки цепи подаст питание на цепь (станут доступны показания амперметра).

ВНИМАНИЕ: для изменения подключения проводов питание установки должно быть выключено!

2.4. Элементы управления установкой


Рис. 3. Элементы управления установкой

Для снятия показаний комбинированного цифрового прибора включите прибор кнопкой питания.

Для подключения измерительной катушки к гнёздам контура "возьмитесь" за катушку, переместите её на группу гнёзд (соответствующая группа "подсветится") и отпустите "мышь" (катушка "привяжется" к гнёздам).



Рис. 4. Подключение измерительной катушки к гнёздам контура
2.5. В соответствии с разделом «Порядок работы» произведите все манипуляции и измерения для кругового контура и отрезка прямого тока. Для прямоугольного контура измерения не производить.

2.6. Оформите отчет на Бланке выполнения лабораторной работы и прикрепите его в курс для проверки.

3. Порядок работы.

3.1. Подключите к источнику питания один из контуров. Включите милливольтметр.

3.2. Поместите измерительную катушку в гнезда включенного контура и замкните ключ. Произведите измерение ЭДС.

3.3. Включая катушку (вставляя ее в гнёзда) через каждый сантиметр, произведите измерения ЭДС для данного контура.

3.4. Подобным образом произведите измерения ЭДС для других контуров.

3.5. По измеренным значениям ЭДС определите по формуле (8) значения В в каждой точке, в которой производились измерения. Данные измерений занесите в соответствующие таблицы отчета.

3.6. По данным измерений постройте зависимости B=f(r) для кругового контура (r - расстояние от катушки до центра контура) и

---

B=f(r) для отрезка прямого тока (r - — расстояние от катушки до проводника).

3.7. Сравните экспериментальные данные с расчетными (для отрезка прямого тока воспользуйтесь формулой (5), для вычисления индукции в центре кругового контура — формулой (6)). Во всех расчетах учитывайте формулу (9).

Бланк выполнения лабораторной работы № 2
«Исследование распределения магнитного поля, образованного прямым и круговым токами»

Цель работы:

Краткое теоретическое содержание работы:

Индукция магнитного поля — …

Метод измерения индукции магнитного поля заключается в ...

Схема установки



Обозначения:

1 —

2 —

3 —

4 —

5 —

А —

V —

Тр —

Расчётные формулы

1. При измерениях:

B =

где

ε—

N —

S —

ω —

2. Для вычисления значений индукции магнитного поля от отрезка прямого тока применяется формула:

B =

где

μ0 —

I —

φ1 —

φ2 —

a —

3.Для вычисления значений индукции магнитного поля в центре кругового контура применяется формула:

B =

где

μ0 —

I —

R —

Результаты измерений
1. Для кругового контура

Таблица 1

I (A)

r (см)	1	2	3	4	6	7	8	9	10
ε (В)
B (Тл)

---

2. Для отрезка прямого тока

Таблица 2

I (A)

r (см)	1	2	3	4	5	6
ε (В)
B (Тл)

Обработка результатов

1. Графические зависимости
B = f(r) (по данным таблицы 1)


B = f(r) (по данным таблицы 2)


2.Сравните экспериментальные данные с расчётными:

Круговой контур
Экспериментальное значение B в центре контура	Расчётное значение B в центре контура

Отрезок прямого тока
Расстояние от катушки до проводника (см)	Экспериментальное значение B	Расчётное значение B
1
2
3
4
5
6

---

3. Оцените погрешность измерений в зависимости от класса точности приборов

ΔI =
Δε =

Выводы:

---