Файл: Отчет по лабораторной работе 4 Исследование магнитных полей различной конфигурации.docx
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 1024
Скачиваний: 69
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе №4
Исследование магнитных полей различной конфигурации
Выполнил: студент гр. ИГ-22-1 _________________ /дискуссия./
(подпись) (Ф.И.О)
Проверил: ____________________ / /
(подпись) (Ф.И.О)
Санкт- Петербург
2023
1.Цель работы
Измерение магнитной индукции полей, создаваемых проводниками с током различной конфигурации. Экспериментальная проверка закона Био–Савара–Лапласа.
2.Краткое теоретическое содержание
Магнитная индукция – силовая характеристика магнитного поля, проявляющаяся в том, что на движущиеся в магнитном поле заряды действуют силы.
Магнитное поле – поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.
Соленоид – катушка электрического тока, у которой длина обмотки многократно превышает её диаметр.
Принцип суперпозиции заключается в том, что магнитное поле, создаваемое несколькими движущимися зарядами или токами, равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждым зарядом или током в отдельности.
Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчётные формулы.
Закон Био-Савара-Лапласа в скалярной форме:
где: ????0 – магнитная постоянная, равная 4 ∙ ???? ∙ 10−7 [ Тл∙м А ];
???? – сила тока, [????] = ????;
???????? – вектор, совпадающий с элементарным участком тока и направленный по току;
???? – радиус-вектор;
???? – угол между ???????? и ????;
Схема установки
1 – измеритель индукции магнитного поля (тесламетр), А – амперметр, 2 -соединительный провод, 3 – измерительный щуп, 4 – датчик Холла, 5 – исследуемый объект (короткая катушка, прямой проводник, соленоид), 6 – источник тока, 7 – линейка для фиксирования положения датчика, 8 – держатель щупа.
Основные расчетные формулы
-
Формула расчёта магнитной индукции, создаваемой витком с током,
: 
,
где:
– радиус поперечного сечения витка с током, 
;
— количество витков; 
– расстояние от центра витка по оси, 
.-
Формула для магнитной индукции, создаваемой короткой катушкой,
: 
,
где:
— длина короткой катушки, 
= м; – радиус поперечного сечения короткой катушки, ; 
— количество витков короткой катушки; 
, 
.-
Формула для расчёта магнитной индукции, создаваемой в центре соленоида,
: 
,
где:
— количество витков соленоида; 
— длина соленоида, 
= м.-
Формула расчёта индуктивности соленоида,
: 
,
где:
— потокосцепление, 
; 
— площадь поперечного сечения соленоида, 
= м2.Формула для расчета погрешностей косвенных измерений
-
Абсолютная погрешность измерений индуктивности соленоида:
, где:
– среднее значение индуктивности соленоида, 
; 
– погрешность прямых измерений магнитной индукции соленоида, [ ] = Тл; 
– погрешность прямых измерений силы тока, [ ] = A;
– среднее значение магнитной индукции соленоида, [ ] = Тл;
– среднее значение силы тока, [ ] = А.Погрешность прямых измерений
B = 0,01 мТл;
I = 0,025 A;
L = 1 мм;
Таблица измерений
Таблица 1
Исследование магнитного поля витка с током (
= 4, 
= 0,03 м, 
= 4 А)
 | cм | -8 | -7 | -6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
 | мТл | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,05 | 0,07 | 0,011 | 0,18 | 0,24 | 0,28 | 0,26 | 0,19 | 0,13 | 0,07 |
 | мТл | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,07 | 0,12 | 0,19 | 0,29 | 0,33 | 0,29 | 0,19 | 0,12 | 0,07 |
Таблица 1 (продолжение)
| 5 | 6 | 7 | 8 |
| 0,05 | 0,03 | 0,02 | 0,00 |
| 0,05 | 0,03 | 0,02 | 0,01 |
Таблица 2
Исследование магнитного поля витка с током (
)  | A | | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 |
| | мТл | 0,00 | 0,02 | 0,08 | 0,11 | 0,14 | 0,16 | 0,21 | 0,25 | 0,29 |
| | мТл | 0,00 | 0,04 | 0,08 | 0,13 | 0,17 | 0,21 | 0,25 | 0,29 | 0,33 |
Таблица 3
Исследование магнитного поля короткой катушки с током (
= 300, 
= 0,03 м, = 4 А, 
=0,03 м)| | см | -10 | -9 | -8 | -7 | -6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 |
 | мТл | 0,21 | 0,40 | 0,70 | 1,12 | 1,96 | 3,57 | 6,73 | 11,69 | 16,08 | 18,25 | 18,71 | 17,99 | 15,67 |
 | мТл | 0,62 | 0,83 | 1,15 | 1,64 | 2,42 | 3,74 | 5,97 | 9,67 | 14,94 | 20,21 | 22,47 | 20,21 | 14,94 |
Таблица 3 (продолжение)
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 11,15 | 6,37 | 3,45 | 2,12 | 1,21 | 0,71 | 0,42 | 0,24 |
| 9,67 | 5,97 | 3,74 | 2,42 | 1,64 | 1,15 | 0,83 | 0,62 |