Лабораторна робота № 241
ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОЇДА
Мета роботи - дослідити магнітне поле соленоїда. Прилади та обладнання: соленоїд; трансформатор; прилад для вимірювання робочого струму в соленоїді; мікротесламетр . Теоретичні відомості
Соленоїд являє собою циліндричну котушку з великим числом витків. Якщо витки соленоїда щільно розташовані один біля одного, то соленоїд можна розглядати як систему послідовно з'єднаних кругових струмів однакового радіуса із загальною віссю. Індукція магнітного поля в будь-якій точці А на осі соленоїда чисельно дорівнює сумі індукцій магнітних полів, створюваних у цій точці всіма витками. Якщо число витків соленоїда на одиницю довжини дорівнює n, то число витків на малій ділянці буде dN=ndl і ця ділянка створює індукцію (1) Виразимо значення l, dl та через кут і радіус витка R . З рисунка 1: , , Рисунок 1 Виходячи з цього, формула (1) запишеться у вигляді = . Для знаходження індукції магнітного поля останній вираз треба проінтегрувати у межах від до , де і - кути, під якими бачимо кінці соленоїда з точки А. Проінтегрувавши, одержимо: В= (2) Для довільно розташованої точки А, як видно з рис. 4, отримаємо ; де L - довжина соленоїда; h - відстань по осі від кінця соленоїда до точки А , можна прийняти як позитивні (за межами соленоїда), так і негативні значення (у середині соленоїда). Підставивши в (2) значення і у для немагнітних середовищ ( = 1), отримаємо: . (3) За цією формулою при заданих параметрах соленоїда (L, n ,R) та значенні струму І в ньому можна обчислити значення В у будь-якій точці на осі соленоїда. При більшій довжині соленоїда (L>>R) другий член дорівнює одиниці, і тоді: . (4) На кінцях соленоїда (h=0) отримаємо значення В у 2 рази менше, ніж у середині його: . (5) Дані соленоїда: довжина соленоїда: L= 0,53 м; провід-мідь: =1.7× Ом.м. = 0.27× м. діаметр соленоїда: D= 0,064 м ( R= 0,032 м), загальнa кількість витків: N = 1700; кількість витків на одиницю довжини: n= 3200 м . Порядок виконання роботи 1.Зібрати cхему живлення соленоїда (рис. 2). Соленоїд живиться від мережі 220 В через знижувальний трансформатор. 2. Включити в мережу мікротесламетр і трансформатор, що живить соленоїд. На передній панелі мікротесламетра ввімкнути клавіші "Мережа" і межу виміру "1000 Тл". Відлік на межі "1000 Тл" робиться по верхній шкалі, що має 100 поділок, із використанням ПІМ-11 (перетворювач індукційний магнітовимірювальний). Рисунок 2 3. Поставити перемикач у положення 1 і виміряти силу струму в соленоїді I. 4. Виміряти B через кожні 10 мм від кінця соленоїда в середину (-h) і за межами його (+h). Місце відліку відстані - біла смужка на датчику ПІМ-11. Отримані данi записати в таблицю. 5. За формулою (4) при значенні струму в cоленоїді обчислити значення В для заданих величин h і занести в таблицю у графу . 6. Поставити перемикач блоку живлення соленоїда у положення 2 і виміряти силу струму в соленоїді . 7. Виконати пп. 4, 5 при силі струму . 8. Обчислити розходження експериментальних і теоретичних значень індукції магнітного поля . 9. На одному рисунку для двох значень струму , , побудувати графіки = та = . Порівняти їх. 10. Зробити висновок. Таблиця
Контрольні питання наведені в лабораторних роботах № 240,242.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|