ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.08.2019
Просмотров: 9498
Скачиваний: 23
56
1. Закрыть все окна, кроме эксперимента «Магнитное поле прямого
тока» (рис.7.19а). Зацепив мышью, перемещать движок регулятора
тока. Зафиксировать первое значение величины тока i
1
, из указанных
для вашей бригады.
2. Перемещая мышью «руку» вблизи провода, нажимать левую
кнопку мыши на расстояниях r от оси провода, указанных в табл.7.5.
Значения индукции поля B
1
записать в табл.7.5.
Таблица 7.5
r
см
1/r
м
–1
i
1
= ___ A
B
1
Тл
i
2
= ___ A
B
2
Тл
i
3
= ___ A
B
3
Тл
i
4
= ___ A
B
4
Тл
2
3
4
5
6
7
8
9
10
k Тл·м
–
0
Гн/м
–
0
Гн/м
3. Повторить измерения для трех других значений тока. Результаты
занести в табл.7.5.
4. Вычислить и записать в табл.7.5 значения (1/r).
5. Построить на одном графике зависимости индукции магнитного
поля В от обратного расстояния (1/r) для разных значений тока в
проводе.
6. Определить угловые коэффициенты наклона k полученных
прямых по двум любым точкам А и С для каждого графика:
С
А
С
А
)
r
1
(
)
r
1
(
B
B
k
(7.62)
и результаты занести в табл.7.5.
7. Согласно
формуле (7.57) определить экспериментальные
значения магнитной постоянной
0
для каждого графика
57
k
i
2
0
(7.63)
и подсчитать среднее значение
0
. Все результаты записать в табл.7.5.
8. Вычислить относительную погрешность измерения по формуле:
теор
0
0
теор
0
)
(
)
(
,
где (
0
)
теор
= 4 ·10
–7
Гн/м.
Упражнение 2.
Изучение магнитного поля кругового витка с током.
1. Закрыть окно эксперимента 1, нажав кнопку в правом верхнем
углу внутреннего окна. Запустить, дважды щелкнув мышью,
следующий эксперимент «Магнитное поле кругового витка с током»
рис.7.19б). Зацепив мышью, перемещать движок регулятора тока.
Зафиксировать первое значение величины тока i
1
, из полученных
вашей бригадой.
2. Перемещая мышью «руку» по оси витка, нажимать левую кнопку
мыши на расстояниях х от центра витка, указанных в табл.7.6.
Значения индукции поля B
1
записать в табл.7.6.
Таблица 7.6
x
см
2
3
2
2
2
)
x
R
(
R
м
–1
i
1
= ___ A
B
1
Тл
i
2
= ___ A
B
2
Тл
i
3
= ___ A
B
3
Тл
i
4
= ___ A
B
4
Тл
2
3
4
5
6
7
8
9
10
k Тл·м
–
0
Гн/м
–
0
Гн/м
3. Повторить измерения для трех других значений тока. Результаты
занести в табл.7.6.
58
4. Вычислить и записать в табл.7.6 значения
2
3
2
2
2
)
x
R
(
R
.
5. Построить на одном графике зависимости индукции магнитного
поля В от величины
2
3
2
2
2
)
x
R
(
R
для разных значений тока в витке.
6. Определить угловые коэффициенты наклона k полученных
прямых по двум любым точкам А и С для каждого графика:
С
)
x
R
(
R
А
)
x
R
(
R
С
А
2
3
2
2
2
2
3
2
2
2
B
B
k
(7.64)
и результаты занести в табл.7.6.
7. Согласно
формуле (7.53) определить экспериментальные
значения магнитной постоянной
0
для каждого графика
k
i
2
0
(7.65)
и подсчитать среднее значение
0
. Все результаты записать в табл.7.6.
8. Вычислить относительную погрешность измерения по формуле:
теор
0
0
теор
0
)
(
)
(
.
Упражнение 3.
Изучение магнитного поля бесконечно длинного соленоида.
1. Закрыть окно эксперимента 2, нажав кнопку в правом верхнем
углу внутреннего окна. Запустить, дважды щелкнув мышью,
следующий эксперимент «Магнитное поле соленоида» (рис.7.19в).
Зацепив мышью, перемещать движок регулятора тока. Установить
первое значение величины тока i
1
, из полученных вашей бригадой.
2. Перемещая мышью «руку» по оси соленоида, определить
максимальное значение индукции магнитного поля. Занести в табл.7.7
это значение и координату соответствующей точки.
3. Используя
калькулятор программы, который вызывается
нажатием на кнопку «инструменты», определить граничное значение
индукции магнитного поля В
гр
, которое будет относиться к области
однородности
r (областью однородности соленоида называется
область, в которой индукция магнитного поля меняется не более, чем
на 10% от максимальной).
59
4. Перемещая мышью «руку» по оси соленоида, определить
координату х
гр
для полученного значения В
гр
. Результат занести в
табл.7.7.
Таблица 7.7
B
max
Тл
х
см
B
гр
Тл
х
гр
см
Δr
см
r
см
i
1
= …. A
i
2
= …. A
i
3
= …. A
i
4
= …. A
5. Записать в табл.7.7 значение области однородности r с учѐтом
симметричности соленоида.
6. Повторить измерения по п.п. 1-5 для трех других значений тока.
Результаты записать в табл.7.7.
7. Вычислить среднее значение области однородности r .
8. Провести анализ всех полученных результатов и сделать выводы.
9. Оценить погрешность проведенных измерений.
Контрольные вопросы
1. Сформулировать
закон
Био-Савара-Лапласа
и
принцип
суперпозиции для магнитного поля.
2. Сформулировать теорему о циркуляции вектора магнитной
индукции.
3. Получить формулу для индукции магнитного поля на оси
кругового витка с током.
4. Получить формулу для индукции магнитного поля прямого
провода с током.
5. Получить формулу для индукции магнитного поля в центре
соленоида.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 65
Изучение явления взаимной индукции
Цель работы: исследование явления взаимной индукции двух
коаксиально расположенных (соосных) катушек.
Методика измерений
В данной работе изучается коэффициент взаимной индукции между
длинной катушкой 1 (L
1
) и короткой катушкой 2 (L
2
), которая
надевается на катушку 1 и может перемещаться вдоль ее оси. Питание
60
одной из катушек, например 1, осуществляется от генератора звуковой
частоты ГЗ–106, напряжение с которого
t
cos
u
u
0
(7.66)
подается через сопротивление R. Величина R выбирается таким
образом, чтобы выполнялось неравенство
2
2
1
2
1
L
R
R
,
где L
1
– индуктивность катушки 1, R
1
– ее активное сопротивление.
В этом случае ток, протекающий через катушку 1, можно
определить по формуле
.
t
cos
i
t
cos
R
u
R
u
i
01
0
1
(7.67)
Как следует из формулы (7.23) переменный ток в катушке 1 создает
переменную ЭДС взаимной индукции в катушке 2
t
sin
R
u
M
dt
di
M
0
21
1
21
2
.
(7.68)
Амплитуда ЭДС взаимной индукции
f
2
R
u
M
R
u
M
0
21
0
21
02
,
(7.69)
где f – линейная частота сигнала от звукового генератора.
Из формулы (7.69) имеем
0
02
21
fu
2
R
M
.
(7.70)
Если поменять местами катушки 1 и 2, то можно аналогично получить
0
01
12
fu
2
R
M
(7.71)
Экспериментальная установка
Для изучения явления взаимной индукции предназначена кассета
R
Рис. 7.20
~
П
1
П
2
ГЗ-106
ЭО
L
2
L
1