Файл: Первое высшее учебное заведение россии министерство науки и высшего образования российской федерации.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.12.2023

Просмотров: 25

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственно бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе №7

По дисциплине

Физика




(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)



Тема работы

Исследование магнитного поля катушек Гельмгольца









Выполнил студент гр.



ГРП-22









Мурин В.Д.







(шифр группы)



(подпись)



(Ф.И.О)



Дата














Проверил






















(должность)



(подпись)



(Ф.И.О)






















Цель работы изучение магнитных полей токов различной конфигурации, изучение принципа суперпозиции, изучение системы, позволяющие создавать в пространстве однородные магнитные поля (катушек Гельмгольца).


Явления и физические величины, изучаемые в работе магнитная индукция, магнитное поле.

Краткое теоретическое описание

Магнитная индукция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует на заряд, движущийся с некоторой скоростью.

Магнитное поле— составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты).

Катушками Гельмгольца называется система, состоящая из двух одинаковых тонких катушек, расположенных соосно на расстоянии, равном их радиусу. 

Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда. , прошедшего через некоторую поверхность за время. , к величине этого промежутка времени.

Тесламетр— прибор (магнитометр) для измерения магнитной индукции (В) или напряжённости магнитного поля в неферромагнитной среде.

Эффект Холла— явление возникновения поперечной разности потенциалов при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле.

Датчик Холла— прибор, предназначенный для измерения величины магнитной индукции на основе преобразования магнитной индукции в выходное напряжение.

Законы и соотношения, использованные при выводе расчётных формул

1)принцип суперпозиции магнитное поле, создаваемое несколькими движущимися зарядами или токами, равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждым зарядом или током в отдельности



2) закон Био – Савара – Лапласа для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тонкого проводника с током I и длиной dl



где μ0 – магнитная постоянная (μ0 = 4π.10-7 Гн/м), dl– вектор, совпадающий с элементарным участком тока и направленный по току, r – радиус-вектор, проведенный от токового элемента в точку P, в которой определяется поле dB.

Основные расчётные формулы

1) Магнитная индукция B (Тл) на оси z катушки, имеющей N витков, с протекающим током I (А)

(1)
- магнитная проницаемость вакуума, равна



- ток в катушках, А;

R - радиус катушек, м;

N – кол-во витков в катушке;

z – расстояние от центра катушки по её оси

2) Магнитная индукция B (Тл) на оси z двух катушек, имеющих N витков, с протекающим током I (А)

(2)

- магнитная проницаемость вакуума, равна



- ток в катушках, А;

R - радиус катушек, м;

N – кол-во витков в катушке;

z – расстояние от центра катушки по её оси;

a – расстояние между катушками.

3) Магнитная индукция для катушек Гельмгольца в средней точке z=R/2 при а=R

= (3)

- магнитная проницаемость вакуума, равна



- ток в катушках, А;

R - радиус катушек, м;

N – кол-во витков в катушке;

Исходные данные



R=200 мм – средний радиус катушек

N=154 – число витков катушек

a=200 мм – расстояние между катушками

Погрешности прямых измерений







Схема установки



1к, 2к – катушки; 1- регулятор грубой настройки; 2-регулятор тонкой настройки.

Исходные данные

R=200 мм – средний радиус катушек
N=154 – число витков катушек
a=R – расстояние между катушками

Таблицы

Таблица 1 Зависимость магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния до центра катушки.

z
см
-15
-12
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
15

Bэксп
мТл
0,53
0,64
0,76
0,85
0,90
0,96
0,83
0,71
0,59
0,48
0,38

Bтеор
мТл
0,49
0,61
0,74
0,85
0,94
0,97
0,94
0,85
0,74
0,61
0,49


Таблица 2 Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней.

I
А
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2

Bэксп
мТл
0,00
0,09
0,20
0,28
0,36
0,47
0,56
0,65
0,75
0,84
0,94

Bтеор
мТл
0,00
0,10
0,19
0,29
0,39
0,48
0,58
0,68
0,77
0,87
0,97

Таблица 3 Значения индукции магнитного поля в мТл в пространстве между катушками Гельмгольца.

z
см
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

Bэксп
мТл
1,31
1,34
1,36
1,37
1,37
1,36
1,36
1,36
1,34
1,30
1,25

Bтеор
мТл
1,31
1,35
1,36
1,38
1,38
1,38
1,38
1,38
1,37
1,35
1,30

Таблица 4 Зависимость магнитной индукции в центре между катушками Гельмгольца от силы тока в них

I
А
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2

Bэксп
мТл
0
0,13
0,27
0,42
0,55
0,68
0,81
0,95
1,08
1,24
1,38

Bтеор
мТл
0
0,14
0,29
0,43
0,57
0,67
0,84
0,95
1,12
1,24
1,39

Примеры вычисления

  1. Найдем Bтеор(z) на оси короткой катушки ,взяв из табл. 1 значения z, рассчитаем результат по формуле (1).

Смотрите также файлы