Изучение магнитного поля.закон Био-Савара-Лапласа

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Сентября 2013 в 21:30, лабораторная работа

Краткое описание

1. Цель работы – Измерение магнитных полей, создаваемых проводниками различных конфигураций. Экспериментальная проверка закона Био–Савара–Лапласа. Электромагнитная индукция – явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром. Напряжённость магнитного поля -векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля.

Скачать полностью (70.12 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

отчёт.doc

— 168.00 Кб (Скачать документ)

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра физики

 

 

 

 

Лабораторная работа №12

 

«ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.ЗАКОН БИО-САВАРА-ЛАПЛАСА»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:  студент  гр. ИТУ-12           ___________                               /Чащина Е.В./

                                                                                                                                (подпись)                                                                                      (Ф.И.О.)  

ПРОВЕРИЛ:  Ассистент                         ____________                            /Дашина А.Ю./

                                                                                                                             (подпись)                                                                               (Ф.И.О.)

 

Санкт-Петербург 

2013

1. Цель работы – Измерение магнитных полей, создаваемых проводниками различных конфигураций. Экспериментальная проверка закона Био–Савара–Лапласа

 

 

2. Краткое теоретическое содержание:

 

     а) Явления, изучаемые в работе – Появление магнитного поля вокруг проводника с током.;

 

     б) Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

 

Электромагнитная индукция – явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

 

Напряжённость магнитного поля -векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля.

 

       Магнитное поле – поле через которое осуществляется взаимодействие электрических токов.

       Индуктивность –  коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур.

    

        Тесламетр – прибор для измерения магнитной индукции (В)или напряжённости магнитного поля (Н = В/m0m) в неферромагнитной среде (m0 — магнитная постоянная, m — относительная магнитная проницаемость среды).

 

       Щуп измерительный - калибр, применяемый для контроля зазора между плоскостями. Имеет вид пластинки определённой толщины.

 

        Датчик Холла -  элемент автоматики, радиоэлектроники и измерительной техники, используемый в качестве измерительного преобразователя, действие которого основано на Холла эффекте. Представляет собой топкую прямоугольную пластину (площадью несколько мм2) или плёнку, изготовленную из полупроводника (Si, Ge, InSb, InAs), имеет 4 электрода для подвода тока и съёма эдс Холла.

 

        Соленоид — это односложная катушка цилиндрической формы, витки которой намотаны вплотную, а длина значительно больше диаметра. Характеризуется значительным соотношением длины намотки к диаметру оправки, что позволяет создать внутри катушки относительно равномерное магнитное поле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       в) Законы и соотношения (использованные при выводе расчетной формулы):

 

Схема установки:                        

       

 

            1 – измеритель индукции магнитного поля (тесламетр)

2 – соединительный провод


3 – измерительный щуп

4 – датчик Холла

5 – исследуемый объект

6 – источник тока

7 – линейка для фиксирования  положения датчика

8 – держатель щупа

А - амперметр

 

 

           1.) Закон Био-Савара-Лапласа:

 

2.) Напряженность в короткой катушке:

 

3.) Индукция магнитного поля в короткой катушке:

 

4.) Индукция магнитного поля, создаваемая  током внутри соленоида:

                                                            

 

г) Пояснения к физическим величинам, входящим в формулы, и единицы их измерений:

 

I – сила тока;

       m0 – магнитная постоянная;

      m – магнитная проницаемость среды (для воздуха m = 1);

       z – расстояние от датчика до центра короткой катушки;

      n – число проводников с токами, охватываемых контуром;

      – элемент контура L;

      r0 - кротчайшее расстояние от точки до проводника с током;

      H – напряженность в короткой катушке;

     Nk  - число витков короткой катушки;

R – радиус короткой катушки;

B – индукция магнитного поля;

Nс  - число витков соленоида.

       

3. Погрешности косвенных измерений: 

    1. Проводника с током                                                   

= 1,25*10-7* (25/5+0,5/8) = 6,32*10-7  Тл           

    1. Короткой катушки

= 7*10-7*(25/5+3*2*0,5/2*8)=36,3*10-7 Тл

    1. Соленоида

= 1,57*10-3*(25/5+0,1/10)=7,8*10-3 Тл

Например:

  = 4*3,14*10-7*75*5/0,1=0,19*10-7 Тл

С учетом погрешности  соленоида: В=0,19*10-7 ±7,8*10-3 Тл

 

 

 

 

 

4. Результат измерений: 

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

z

см

-8

-7

-6

-1

0

1

6

7

8

Bэксп

мТл

0,01

0,02

0,03

0,27

0,3

0,26

0,04

0,02

0,01

Bтеор

мТл

0,022

0,034

0,043

0,3

0,33

0,3

0,043

0,034

0,022


 

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

I

A

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

5,0

Bэксп

мТл

0

0,02

0,03

0,04

0,06

0,07

0,08

0,13

Bтеор

мТл

0

0,033

0,066

0,1

0,133

0,166

0,2

0,33


 

Таблица 3. Зависимость магнитной индукции на оси соленоида от расстояния до его центра.

z

см

-10

-9

-8

-1

0

1

8

9

10

Bэксп

мТл

0,19

0,28

0,55

2,5

2,52

2,53

1,98

1,24

0,52

Bтеор

мТл

0,47

0,52

0,58

4,7

4,7

4,7

0,58

0,52

0,47


 

Таблица 4. Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем

I

A

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

5,0

Bэксп

мТл

0

0,59

0,8

0,96

1,2

1,4

1,69

2

2,73

Bтеор

мТл

0

0,15

0,31

0,47

0,62

0,78

0,94

1,09

1,57

L

Гн

0

24

24

24

24

24

24

24

24


 

Таблица 5. Зависимость магнитной индукции, создаваемой прямолинейным проводником, от силы тока в нем

I

A

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Bэксп

мТл

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,14

Bтеор

мТл

0

0,012

0,025

0,037

0,05

0,062

0,075

0,087

0,1

1,125

1,25

r0

мм

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8


 

Таблица 6.  Параметры исследуемых образцов

Nк

R

Nс

d

L

L

4

3,5 см

75

26 10-3 м

16 10-2  м

24 Гн


 

Вычисления:

Таблица 3. = 4*3,14*10-7*75*5/0,1=0,19*10-7 Тл

5.Графический материал:

 

Зависимость магнитной  индукции на оси короткой катушки  от расстояния z  до центра катушки

 

 

Зависимости магнитной  индукции в центре короткой катушки  от силы тока

 

 

 

Зависимость магнитной  индукции на оси соленоида от расстояния z до его центра

 

         

 

 

Зависимость магнитной индукции в  центре соленоида от силы тока в  нем

 

       

Информация о работе Изучение магнитного поля.закон Био-Савара-Лапласа