Долинский Д.А.
-
Цель работы: Измерение магнитной индукции полей, создаваемых проводниками с током различной конфигурации. Экспериментальная проверка закона Био-Савара-Лапласа.
-
Краткое теоретическое содержание.
Явление, изучаемое в работе: создание индукции постоянным током сложной конфигурации.
Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин.Магнитное поле – силовое поле в пространстве, окружающее токи и постоянные магниты. Действует на движущиеся электрические заряды.
Линии магнитной индукции – силовая характеристика магнитного поля, линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора .
Принцип суперпозиции (наложения) магнитных полей – магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности.
Теорема о циркуляции вектора - циркуляция вектора магнитной индукции по произвольному замкнутому контуру
L равна произведению магнитной постоянной на алгебраическую сумму токов, охватываемых этим контуром. Тот факт, что циркуляция вектора не равна нулю, означает, что магнитное поле не потенциально. Такое поленазывают
вихревым.Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчетные формулы.B – магнитная индукция [Тл]
– магнитная постоянная [Гн/м]
dI – вектор, совпадающий с элементарным участком тока и направленный по току I
r – радиус-вектор
– угол между 
и 
-
Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
a– кратчайшее расстояние от произвольной точки до проводника [м] , – углы между концами проводника и соответствующими радиус-векторами.
I – сила тока [А]Индукция на перпендикуляре к середине проводника длиной :
-
Магнитное поле на оси короткой катушки с током.
x – произвольная координата на оси кругового витка
R – радиус короткой катушки
I – сила тока [А]
-
Магнитное поле соленоида с током.
– магнитная проницаемость сердечника (в л.р. ) – число витков катушки
I – сила тока [А] – длина катушки [м]
-
Схема экспериментальной установки.
1 – измеритель индукции магнитного поля (тесламетр)2 – соединительный провод3 – измерительный щуп4 – датчик Холла5 – исследуемый объект (короткая катушка, прямой проводник, соленоид)6 – источник тока7 – линейка для фиксирования положения датчика8 – держатель щупа
-
Расчетные формулы.
x – произвольная координата потокосцепление – магнитная индукция в соленоиде
S – площадь поперечного сечения соленоида
-
Исходные данные.
-
Таблица с результатами измерений.
Исследование магнитного поля витка с током.Таблица 1. Таблица 2.Исследование магнитного поля короткой катушки с током.Таблица 3.Таблица 4.Исследование магнитного поля соленоида с током.Таблица 5.
Таблица 6.
-
Пример вычисления отдельного опыта.
(Опыт из таблицы 3 в координате -2).
-
Погрешности.
-
Анализ работы.
В ходе проделанной работы были исследованы магнитные поля различной конфигурации, создаваемые витком, короткой катушкой и соленоидом. Также была определена зависимость магнитной индукции поля от расстояния от центра объекта и силы тока в обмотке. Была вычислена индуктивность короткой катушки, исходя из полученных данных и определена погрешность данного вычисления.