Магнитное поле катушек. Изучение закона Био-Севара.. Лабораторная работа.Закон Био-Савара. Изучение магнитного поля катушек

• Название: Изучение магнитного поля катушек
• Анкор: Магнитное поле катушек. Изучение закона Био-Севара
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 88.18 Kb.
• Имя файла: Лабораторная работа.Закон Био-Савара.docx
• Тип: Исследование; #347438

Лабораторная работа.

Изучение магнитного поля катушек.

Цель работы: Изучение магнитостатического поля кольцевого проводника с током и катушек, проверка закон Био-Савара.

Оборудование и материалы: Набор индукционных катушек с параметрами:

300 витков, d=40 мм; 300 витков, d=32 мм; 300 витков, d=25 мм;

200 витков, d=40 мм; 100 витков, d=40 мм; 150 витков, d=25 мм;

75 витков, d=25 мм; проводники электрического тока, кольцеобразные, в наборе; датчик Холла, аксиальный, тесламерт, источник питания универсальный, держатель колец, линейка (1м), мультиметр, две цилиндрические опоры, штатив прямоугольный (l=250 мм), прямоугольный зажим, две струбцины, лабораторная подъёмная платформа, соединительные провода.
Задание 1. Исследование величины магнитного поля в центре кольцеобразных проводников от числа их витков.

Таблица 1.

r, м	I, А	n	B, Тл
	5	1	0,14*10-3
0,025	5	2	0,26*10-3
	5	3	0,37*10-3

График зависимости B(n)



Рассчитаем угловой коэффициент k:





Вычислим магнитную постоянную:





Вывод: При увеличении количества витков, магнитная индукция увеличивается прямо пропорционально. С учетом допустимых погрешностей и погрешностей измерительных приборов, магнитная постоянная, определённая опытным путем, близка к фундаментальному значению

Задание 2. Исследование зависимости индукции магнитного поля в центре кольцеобразных проводников от радиуса витков.

Таблица 2.

I, А	r, м	B, Тл	1/r, м-1
5	0,025	0,13*10-3	40
5	0,020	0,15*10-3	50
5	0,0125	0,25*10-3	80

График зависимости B(1/r)

Рассчитаем угловой коэффициент k:





Вычислим магнитную постоянную:





Вывод: При уменьшении радиуса колец, магнитная индукция увеличивается обратно пропорционально. С учетом допустимых погрешностей и погрешностей измерительных приборов, магнитная постоянная, определённая опытным путем, близка к фундаментальному значению

Задание 3. Исследование зависимости величины магнитной индукции вдоль оси катушки с током.

Катушка с параметрами: l=162 мм, R=16 мм, n=300 витков, I=1A

Таблица 3.

№	х, см	B, мТл	B теор, мТл
1	-8,0	1,10	1,230
2	-7,5	1,19	1,560
3	-7,0	1,33	1,816
4	-6,5	1,44	1,979
5	-6,0	1,52	2,082
6	-5,5	1,57	2,146
7	-5,0	1,62	2,189
8	-4,5	1,67	2,221
9	-4,0	1,80	2,237
10	-3,5	1,83	2,247
11	-3,0	1,87	2,262
12	-2,5	1,91	2,271
13	-2,0	1,94	2,274
14	-1,5	1,96	2,278
15	-1,0	1,97	2,281
16	-0,5	1,97	2,282
17	0	1,98	2,283
18	0.5	1,96	2,282
19	1,0	1,95	2,281
20	1,5	1,95	2,278
21	2,0	1,93	2,274
22	2,5	1,91	2,262
23	3,0	1,86	2,247
24	3,5	1,80	2,237
25	4,0	1,79	2,221
26	4,5	1,65	2,189
27	5,0	1,58	2,146
28	5,5	1,51	2,082
29	6,0	1,46	1,979
30	6,5	1,41	1,816
31	7,0	1,32	1,816
32	7,5	1,24	1,560
33	8,0	1,12	1,230

График зависимости магнитной индукции от смещения от центра катушки



Вывод: В ходе данной работы были определены экспериментальные и теоретические значения магнитной индукции катушки. Отклонения экспериментального результата от теоретического достаточно малы, следовательно, закон Био-Савара экспериментально подтверждается.

Задание 4. Исследование зависимости величины магнитной индукции вдоль оси катушки с током (при одинаковых диаметрах катушек, одинаковых длинах, но с различным числом витков)

Таблица 4.

№	n	х, см	B, мТл	B теор, мТл
1	300	-8,0	0,91	1,238
2	300	-7,0	1,41	1,928
3	300	-6,0	1,65	2,158
4	300	-5,0	1,78	2,238
5	300	-4,0	1,91	2,270
6	300	-3,0	1,93	2,286
7	300	-2,0	1,97	2,295
8	300	-1,0	2,11	2,298
9	300	0	2,23	2,300
10	300	1,0	2,09	2,298
11	300	2,0	1,99	2,295
12	300	3,0	1,92	2,286
13	300	4,0	1,80	2,270
14	300	5,0	1,67	2,238
15	300	6,0	1,52	2,158
16	300	7,0	1,45	1,928
17	300	8,0	0,88	1,238
1	150	-8,0	0,41	0,619
2	150	-7,0	0,58	0,964
3	150	-6,0	0,72	1,079
4	150	-5,0	0,88	1,119
5	150	-4,0	0,92	1,135
6	150	-3,0	0,93	1,1431
7	150	-2,0	0,93	1,1473
8	150	-1,0	0,94	1,1492
9	150	0	0,94	1,1499
10	150	1,0	0,93	1,1492
11	150	2,0	0,91	1,1473
12	150	3,0	0,91	1,1431
13	150	4,0	0,86	1,135
14	150	5,0	0,80	1,119
15	150	6,0	0,67	1,079
16	150	7,0	0,55	0,964
17	150	8,0	0,42	0,619
1	75	-8,0	0,15	0,310
2	75	-7,0	0,29	0,482
3	75	-6,0	0,32	0,539
4	75	-5,0	0,35	0,559
5	75	-4,0	0,37	0,567
6	75	-3,0	0,38	0,571
7	75	-2,0	0,38	0,5736
8	75	-1,0	0,38	0,5746
9	75	0	0,38	0,5749
10	75	1,0	0,37	0,5746
11	75	2,0	0,37	0,5736
12	75	3,0	0,35	0,571
13	75	4,0	0,34	0,567
14	75	5,0	0,34	0,559
15	75	6,0	0,31	0,539
16	75	7,0	0,28	0,482
17	75	8,0	0,17	0,310

График зависимостей В экспериментальная и В теоретическая



Вывод: В ходе данной работы были определены экспериментальные и теоретические значения магнитной индукции катушек с разным количеством витков и одинаковым диаметром. Отклонения экспериментального результата от теоретического достаточно малы, следовательно, закон Био-Савара экспериментально подтверждается. Чем больше количество витков, тем больше отклонения.

Задание 5. Исследование зависимости величины магнитной индукции вдоль оси катушки с током (при одинаковых диаметрах катушек и одинаковом отношении количества витков к длинам катушки)

№	n/l	n	х, см	B, мТл	B теор, мТл
1	1,9	300	-8,0	0,88	1,244
2	1,9	300	-7,0	1,39	1,931
3	1,9	300	-6,0	1,58	2,158
4	1,9	300	-5,0	1,65	2,183
5	1,9	300	-4,0	1,77	2,275
6	1,9	300	-3,0	1,92	2,286
7	1,9	300	-2,0	1,95	2,305
8	1,9	300	-1,0	1,98	2,314
9	1,9	300	0	2.04	2,317
10	1,9	300	1,0	2,01	2,314
11	1,9	300	2,0	1,93	2,305
12	1,9	300	3,0	1,89	2,286
13	1,9	300	4,0	1,75	2,275
14	1,9	300	5,0	1,61	2,183
15	1,9	300	6,0	1,43	2,158
16	1,9	300	7,0	1,37	1,931
17	1,9	300	8,0	0,91	1,244
18	1,9	200	-5,0	0,11	0,289
19	1,9	200	-4,0	0,19	0,419
20	1,9	200	-3,0	0,32	0,538
21	1,9	200	-2,0	0,38	0,541
22	1,9	200	-1,0	0,41	0,543
23	1,9	200	0	0,44	0,545
24	1,9	200	1,0	0,39	0,543
25	1,9	200	2,0	0,27	5,541
26	1,9	200	3,0	0,19	0,538
27	1,9	200	4,0	0,11	0,419
28	1,9	200	5,0	009	0,289
29	1,9	100	-2,5	0,09	0,109
30	1,9	100	-2,0	0,1	0,187
31	1,9	100	-1,5	0,14	0,233
32	1,9	100	-1,0	0,17	0,238
33	1,9	100	-0,5	0,19	0,240
34	1,9	100	0	0,2	0,243
35	1,9	100	0,5	0,2	0,240
36	1,9	100	1,0	0,18	0,238
37	1,9	100	1,5	0,17	0,233
38	1,9	100	2,0	0,12	0,187
39	1,9	100	2,5	0,1	0,109

График зависимостей В экспериментальная и В теоретическая



Вывод: В ходе данной работы были определены экспериментальные и теоретические значения магнитной индукции катушек с одинаковым отношением количеством витков к длине катушки и одинаковым диаметром. Отклонения экспериментального результата от теоретического достаточно малы, следовательно, закон Био-Савара экспериментально подтверждается. Чем больше количество витков, тем больше отклонения.