Лабораторна робота № 3. 6. Вивчення магнітного поля короткого соленоїда

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 32 из 59Следующая ⇒

e

А

S

N

Рис. 3.5.2

Під час проходження струму по коловому провіднику магнітна стрілка буде перебувати під дією двох магнітних полів – горизонтальної складової магнітної індукції поля Землі  та магнітного поля струму . Стрілка встановлюється (згідно з принципом суперпозиції магнітних полів) у напрямку рівнодійної індукції  цих магнітних полів (рис. 3.5.3):

.

Якщо вісь магнітної стрілки за відсутності струму у рамці збі

Рис. 3.5.3

,         (3.5.1)

де j – кут відхилення магнітної стрілки (кут між векторами горизонтальної складової магнітної індукції поля Землі B_Г та рівнодійної індукції B (рис. 3.5.3).

За законом Біо – Савара – Лапласа індукція магнітного поля в центрі контуру у вигляді кола зі струмом І:

,                        (3.5.2)

а робоча формула для підрахунку горизонтальної складової індукції магнітного поля Землі записується так:

,                       (3.5.3)

де R – радіус рамки; І – сила струму; N – кількість витків рамки; m₀ – магнітна стала; m – відносна магнітна проникність середовища (у даному випадку m = 1). У випадку, коли , індукція магнітного поля струму дорівнює горизонтальній складовій індукції магнітного поля Землі.

Застосувавши зв’язок між вектором магнітної індукції та напруженістю магнітного поля можна записати для горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі:

.                                     (3.5.4)

Тангенс-гальванометр може бути використаний як гальванометр для вимірювання невеликого струму I, якщо величини B_Г, N та R відомі. Тангенс кута відхилення магнітної стрілки пропорційний силі колового струму, тому прилад, який застосовується в цій роботі для визначення горизонтальної складової індукції та напруженості магнітного поля Землі, називається тангенс-гальванометром. Значення кількості витків рамки N та радіуса рамки R вказано на установці.

Порядок виконання роботи

1. Скласти електричне коло за схемою, як на рис. 3.5.2.

2. Звільнити магнітну стрілку з допомогою аретиру, рамку розмістити так, щоб магнітна стрілка опинилась в площині рамки.

3. Визначити ціну поділки шкали компаса та амперметра.

4. Замкнути коло, реостатом встановити значення струму, вказане викладачем.

5. Відрахувати кількість поділок , на які магнітна стрілка відхилилась від нуля праворуч. Знайти кут відхилення стрілки , де  – ціна поділки компасу (обирати кути, більші за 30⁰).

6. Збільшуючи силу струму реостатом на 0,1 А, тричі визначити значення кута відхилення магнітної стрілки та записати їх у табл. 3.5.1.

7. Розімкнути коло та змінити полярність приєднання котушки, замкнути коло і реостатом встановити значення струму таке саме, як в п. 4.

8. Відрахувати кількість поділок , на які магнітна стрілка відхилилась від нуля ліворуч. Знайти кут відхилення стрілки .

9. Виміряти значення кута відхилення  магнітної стрілки для тих самих значень сили струму, що й у п. 6 та записати їх до табл. 3.5.1.

10. Знайти середні значення кута відхилення для кожного із значень сили струму.

11. Обчислити значення B_Г за формулою (3.5.3) для всіх значень сили струму.

12. Знайти середнє значення B_Гсер та записати його в табл. 3.5.1.

13. Обчислити середнє значення H_Гсер за формулою (3.5.4) та записати його в табл. 3.5.1.

Таблиця 3.5.1

№

пор.

I, A

N

R, м

В_Гсер,

Тл

Н_Гсер, А/м

Контрольні запитання

1. Що називають магнітним полем?

2. Яку силу називають силою Ампера? Сформулюйте правило для визначення напрямку цієї сили.

3. Дайте визначення індукції магнітного поля.

4. Що називають силовими лініями індукції магнітного поля?

5. У чому полягає різниця між індукцією та напруженістю магнітного поля? Який між ними зв’язок?

6. У чому полягає принцип суперпозиції магнітних полів?

7. Зобразіть картину силових ліній магнітного поля Землі.

8. Сформулюйте та запишіть закон Біо – Савара – Лапласа.

9. Виведіть формулу для індукції або напруженості магнітного поля в центрі колового провідника зі струмом.

Мета роботи: визначити індукцію магнітного поля в різних точках осі короткого соленоїда.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология