Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара 



Дата08.05.2013
Размер53.1 Kb.
ТипЛабораторная работа
Лабораторная работа 5.2
ПРОВЕРКА ЗАКОНА Био Савара Лапласа
ДЛЯ СОЛЕНОИДА КОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ

Библиографический список


  1. Т. И. Трофимова. Курс физики. –М.: Высшая школа, 1985.

  2. И.В. Савельев. Курс общей физики. – М.: Наука, 1988. Т. 2.


Цель работы – изучение характеристик магнитного поля и закона электромагнитной индукции.

Приборы и принадлежности: лабораторная установка «Проверка закона Био–Савара–Лапласа».
Описание метода измерений
и экспериментальной установки


С
оленоидом называют катушку из проводника, длина L которой намного больше радиуса поперечного сечения R. Число витков катушки W. Ток I, протекающий по виткам соленоида, определяет магнитодвижущую силу, равную IW.

Для замкнутого соленоида (тора) по закону полного тока

, (1)

где Н – напряженность магнитного поля тока I (рис.1a).
Из формулы (1) следует, что напряженность магнитного поля тора

. (2)

Формула (2) приближенно справедлива для прямого соленоида длиной l, так как (рис.1б).

Для экспериментального определения напряженности на оси соленоида конечной длины используется измерительная катушка А сечением S, имеющая N витков (рис.2).

В магнитном поле соленоида каждый из витков измерительной катушки будет пронизывать магнитный поток

,

где µ0 = 4π ·10-7 Гн/м – магнитная постоянная; µ - относительная магнитная проницаемость (для воздуха µ = 1).

При включении тока в соленоид будет меняться величина напряженности магнитного поля соленоида, что приведет к изменению магнитного потока через измерительную катушку. Согласно закону электромагнитной индукции (закона Фарадея – Ленца) изменение магнитного потока вызовет появление ЭДС индукции в измерительной катушки, что используется для измерения напряженности на оси соленоида.

На принципиальной схеме установки (рис.2) измерительная катушка А подключена к баллистическому прибору (веберметру) и помещена внутри соленоида, магнитное поле которого нужно измерить.

Вдоль оси соленоида 0х можно перемещать измерительную катушку А, в которой возникает ЭДС. индукции, если включать или выключать ток в соленоиде.


Если число витков измерительной катушки N, то потокосцепление их с магнитным потоком соленоида Ф, пронизывающим катушку, определяется выражением:

, (4)

г
де S – сечение катушки; µ0 – магнитная постоянная; Н – напряженность магнитного поля.

При включении (или выключении) тока I в соленоиде потокосцепление изменяется от 0 до или на величину ∆= за время ∆τ, малое по сравнению с периодом собственных колебаний катушки милливеберметра, возбуждая в измерительной катушке среднюю ЭДС. индукции по величине, равную



В измерительной цепи с сопротивлением R0 ЭДС возбуждает ток i, среднее значение которого равно /R0. Ток I переносит заряд q = i ∆τ.
Так как , то (5)

Согласно формулам (6) и (7) милливеберметр можно отградуировать в единицах магнитного потока Ф или в единицах заряда q, протекающего в измерительной цепи за время включения или выключения тока I в соленоиде. Поэтому измеренное значение напряженности магнитного поля равно

(6)

или

(7)

где С – постоянная милливеберметра, указанная на установке;
N – число витков на измерительной катушке; S – площадь сечения на измерительной катушке; nδ – отброс милливеберметра.

Выбор формулы для определения измеренного значения HU в точке соленоида, где расположена измерительная катушка, определяется градуировкой шкалы по потоку (6) или заряду (7), обеспечивающему баллистический отброс стрелки прибора.

В той же точке, например А на рис.2, напряженность магнитного поля можно рассчитать. Используя закон Био–Савара–Лапласа, можно определить напряженность магнитного поля на оси кругового тока. Участок dL соленоида, имеющего n = W/L витков на единицу длины, при токе I можно рассматривать как круговой ток In×dL, для которого напряженность магнитного поля dHT в точке А равна

(8)

так как



Чтобы найти теоретическое значение напряженности магнитного поля НТ в точке А от всех элементов тока нужно проинтегрировать уравнение (8) в пределах углов между осью 0х и направлениями от точки А на левый конец соленоида β2 и на правый – β1, т.е.

, (9)

где I – ток в соленоиде; W – число витков; L – длина соленоида.

Порядок выполнения лабораторной работы





  1. Изучить правила пользования веберметром.

  2. Устанавливая измерительную катушку в пяти точках оси соленоида, включая ток (или переключая направление тока) в нем, измерить напряженности поля в этих точках с подсчетом по формулам (6) или (7) соответственно. Замерить расстояние выбранных пяти точек от точки 0 на оси соленоида (рис.2).

  3. Рассчитать в этих же точках теоретическое значение напряженностей по формуле (9). Построить графики Н(х) измеренных и расчетных значений в одной системе координат. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.


Таблица

Постоянные Гн/м,

витков, м2, м.

Номер точки

Величины

1

2

3

4

5

х, м
















, Вб
















НU, А/м (измеренное)


















































НТ, А/м Расчет по (9)

















Контрольные вопросы


  1. Что называется соленоидом?

  2. Что называется магнитным потоком? В каких единицах он измеряется?




Похожие:

Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа №3 Проверка закона сохранения импульса Бригада
Цель работы: проверить выполнения закона сохранения импульса при упругом и неупругом столкновении шаров
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа 05 проверка основного закона динамики вращательного движения на маятнике обербека москва 2005 г
Цель работы: Экспериментальная проверка прямой пропорцио­нальной зависимости между моментом внешних сил и угловым ускорением при...
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа Проверка основного закона динамики для вращательного движения при помощи маятника Обербека. Сарапул
Цель работы: Проверка пропорциональной зависимости между моментом силы действующим на тело и угловым ускорением, с которым вращается...
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа проверка справедливости закона ламберта
Установить вид зависимости силы света, отраженного от диффузионно рассеивающей поверхности, от угла наблюдения
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconИсследование некоторых специальных функций
Решение задачи нахождения составляющих индукции магнитного поля безжелезных индукторов на основе закона Био–Савара приводит к необходимости...
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа №04 изучение законов постоянного тока
Цель работы: определение сопротивления металлического проводника экспериментальная проверка закона Ома в дифференциальной форме,...
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа №1 Работа в Oracle Database Express Edition 1 Лабораторная работа №6
Лабораторная работа Выполнение расчетов с использованием программирования в среде Visual Basic for Applications
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЗакон Био-Савара-Лапласа позволяет определить индукцию магнитного поля любого проводника с током
Силовые линии это линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора магнитной индукции
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа №4 определение взаимной индуктивности контуров (катушек)
Изучение явлений электромагнитной индукции, самоиндукции, взаимной индукции; экспериментальная проверка закона электромагнитной индукции...
Лабораторная работа 2 проверка закона био  Савара  iconЛабораторная работа №157 проверка применимости уравнения менделеева-клайперона к воздуху при условиях, близких к нормальным
Целью работы является проверка применимости уравнения состояния идеального газа для воздуха при комнатной температуре и давлениях,...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org