МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Дальневосточный федеральный университет»
ИНСТИТУТ НАУКОЁМКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПЕРЕДОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Кафедра общей и экспериментальной физики Немтинов Василий Иванович
ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРЯМОГО ТОКА С ПОМОЩЬЮ МАГНИТНОЙ СТРЕЛКИ
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
| Студент гр. Б8120-03.03.02фпф __________________
(подпись)
|
| Руководитель д.т.н.
__________________ Макогина Е.И.
(подпись)
|
|
|
Регистрационный номер ________
___________ ___________________
(подпись) (ФИО)
«_____» __________________ 2021 г.
|
Оценка _________________________ ____________ ___________________
(подпись) (ФИО) «_____» ________________ 2021 г.
| г. Владивосток
2021
Цель работы:
Исследование зависимости магнитного поля прямого проводника с током от расстояния до проводника и величины силы тока. Экспериментальная проверка закона Био – Савара – Лапласа. Краткая теория:
Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул. Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции . Согласно закону Био – Савара – Лапласа каждый элемент проводника с током Id создает в точке с радиусом – вектором r магнитное поле с индукцией:
где – магнитная постоянная. Вектор направлен перпендикулярно плоскости, в которой лежат вектора и . Модуль определяется выражением:
где α - угол между векторами и .
На элемент проводника с током I, находящегося в магнитном поле с индукцией , действует сила , значение которой определяется законом Ампера:
В случае бесконечно прямого тока:
применив принцип суперпозиции можно геометрическое сложение векторов заменить сложением их модулей. Угол α для всех элементов изменяется в пределах от 0 до . Следовательно
Ход работы:
Таблица с экспериментальными данными:
r
| 1 А
| 1,5 А
| 1 ϕ
| 2 ϕ
| ср ϕ
| тангенс
| 1 ϕ
| 2 ϕ
| ср ϕ
| тангенс
| 1
| 18
| 17
| 17,50
| 0,32
| 22
| 22
| 22,00
| 0,40
| 18
| 17
| 22
| 22
| 18
| 17
| 22
| 22
| 2
| 11
| 12
| 11,67
| 0,21
| 17
| 18
| 17,83
| 0,32
| 11
| 12
| 18
| 18
| 12
| 12
| 18
| 18
| 3
| 10
| 10
| 10,00
| 0,18
| 15
| 13
| 14,33
| 0,26
| 10
| 10
| 15
| 14
| 10
| 10
| 15
| 14
| 4
| 8
| 8
| 7,83
| 0,14
| 13
| 10
| 11,83
| 0,21
| 8
| 8
| 13
| 11
| 8
| 7
| 13
| 11
| 5
| 7
| 5
| 5,67
| 0,10
| 10
| 8
| 9,00
| 0,16
| 6
| 5
| 10
| 8
| 6
| 5
| 10
| 8
|
r
| 2 А
| 2,5 А
| 3 А
| 1 ϕ
| 2 ϕ
| ср ϕ
| тангенс
| 1 ϕ
| 2 ϕ
| ср ϕ
| тангенс
| 1 ϕ
| 2 ϕ
| ср ϕ
| тангенс
| 1
| 27
| 27
| 27,00
| 0,51
| 31
| 29
| 30,00
| 0,58
| 34
| 33
| 33,00
| 0,65
| 27
| 27
| 31
| 29
| 33
| 32
| 27
| 27
| 31
| 29
| 33
| 33
| 2
| 22
| 24
| 23,00
| 0,42
| 26
| 26
| 26,33
| 0,49
| 30
| 31
| 30,50
| 0,59
| 23
| 23
| 26
| 27
| 30
| 31
| 23
| 23
| 26
| 27
| 30
| 31
| 3
| 20
| 18
| 19,00
| 0,34
| 22
| 22
| 22,33
| 0,41
| 25
| 26
| 26,00
| 0,49
| 20
| 18
| 22
| 23
| 26
| 26
| 19
| 19
| 23
| 22
| 26
| 27
| 4
| 16
| 15
| 15,50
| 0,28
| 20
| 19
| 19,17
| 0,35
| 23
| 22
| 22,50
| 0,41
| 16
| 15
| 19
| 19
| 23
| 22
| 16
| 15
| 19
| 19
| 23
| 22
| 5
| 15
| 10
| 12,50
| 0,22
| 17
| 15
| 16,00
| 0,29
| 20
| 18
| 19,00
| 0,34
| 15
| 10
| 17
| 15
| 20
| 18
| 15
| 10
| 17
| 15
| 20
| 18
|
Вывод:
При исследовании графиков, полученных в ходе выполнения лабораторной работы, не удалось получить соответствие теоретическим данным, поскольку зависимость тангенса угла отклонения магнитной стрелки линейная, а не гиперболическая. Это не подтверждает закон Био-Савара-Лапласа. Я считаю, что причиной этого могли послужить неисправности оборудования, например размагничивание магнитной стрелки. |