3 отчет. Краткое теоретическое содержание

• Название: Краткое теоретическое содержание
• Дата: 27.11.2022
• Размер: 65.99 Kb.
• Имя файла: 3 отчет.docx
• Тип: Закон; #815154

1. 
   Цель работы.
   

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

2. 
   Краткое теоретическое содержание:
   

1. 
   Явление, изучаемое в работе.
   

Появление магнитного поля вокруг проводника с током.

2. 
   Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.
   

магнитное поле – поле через которое осуществляется взаимодействие электрических токов .

индукция магнитного поля – силовая характеристика магнитного

индуктивность – коэффициент пропорциональности межу потоком ,создаваемого током, и его величиной

3. 
   Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы.
   

Закон Био-Савара-Лапласа,



Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции:



Пояснения к физическим величинам.

I – сила тока в проводнике , dl – вектор, имеющий длину элементарного отрезка проводника и направленный по направлению тока, r– радиус вектор, R – радиус короткой катушки, z – расстояние от датчика до центра короткой катушки, n – число проводников с токами, охватываемых контуром, – алгебраическая сумма токов, охватываемых контуром L произвольной формы, – элемент контура L

3. 
   Электрическая схема.
   

Исследуемый проводник







А






Рис. 5 Принципиальная электрическая схема установки

1 – измеритель индукции магнитного поля (тесламетр), А – амперметр, 2 – соединительный провод, 3 – измерительный щуп, 4 – датчик Холла*, 5 – исследуемый объект (короткая катушка, прямой проводник, соленоид), 6 – источник тока, 7 – линейка для фиксирования положения датчика, 8 – держатель щупа.

4. 
   Расчётные формулы.
   

1)для проводника с током

,

2) для короткой катушки



3)для соленоида



где ₀ – магнитная постоянная,  – магнитная проницаемость среды (для воздуха = 1)

4) индуктивность соленоида

5. 
   Формулы погрешностей косвенных измерений.
   

1)для проводника с током



2)для короткой катушки



3)для соленоида





Пояснения к физическим величинам.

В – индукция, I – сила тока в проводнике R – радиус короткой катушки, z – расстояние от датчика до центра короткой катушки, n – число проводников с токами, охватываемых контуром, ,.N_к – число витков короткой катушки, N_с – число витков соленоида, l – его длина, L – его индуктивность (указано на соленоиде), d – его диаметр.

[I]-А

[r]-м

[L]-Ф

[l]-м

[d]-м

[B]-Тл

6. 
   Таблицы с результатами измерений и вычислений.
   

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

z	см	-8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Bэксп	мТл	0,01	0,03	0,05	0,06	0,09	0,13	0,2	0,28	0,31	0,3	0,26	0,17	0,11	0,08	0,06	0,03	0,01
Bтеор	мТл	0,023	0,032	0,046	0,067	0,102	0,156	0,233	0,317	0,35	0,317	0,233	0,156	0,102	0,067	0,046	0,032	0,023

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	3,5	4,0	4,5	5,0
Bэксп	мТл	0,02	0,06	0,1	0,13	0,15	0,18	0,22	0,25	0,28	0,31	0,35
Bтеор	мТл	0	0,04	0,72	0,108	0,144	0,18	0,216	0,25	0,29	0,32	0,35

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

z	см	-10	-9	-8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Bэксп	мТл	0,42	1,08	2,06	2,51	2,67	2,73	2,76	2,78	-	-	-	-	-	2,78	2,76	2,73	2,65	2,54	2,05	1,09	0,38
Bтеор	мТл	0,53	1,18	2,95	-	-	-	-	-	-	2,95	2,95	2,95	-	-	-	-	-	-	2,95	1,18	0,53

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	4,0	4,5	5,0
Bэксп	мТл	0,21	0,42	0,64	0,92	1,2	1,49	1,75	2,03	2,3	2,55	2,8
Bтеор	мТл	0	0,29	0,59	0,89	1,14	1,45	1,77	2,06	2,3	2,66	2,95
L	мкГн	0	2,31	4,7	7,1	9,07	11,52	14,07	16,33	18,28	21,13	23,47

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	0,05	0,06	0,07	0,08	0,10	0,12	0,13
Bтеор	мТл	0	0,013	0,025	0,37	0,05	0,062	0,075	0,087	0,10	0,11	0,125
r0	мм	8	-	-	-	-	-	-	-	-	-	8

Таблица 6 Параметры исследуемых образцов

Nк	R	Nс	d	L	L
	см		м	м	Гн
4	3,5	75	26 10-3	16 10-2	24

7. 
   Пример вычисления (опыт №5.):
   

1. 
   Исходные данные.
   

2. 
   Вычисления.
   

3. 
   Окончательный результат.
   

Вывод косвенной погрешности:

8. 
   Графический материал:
   

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



График2. Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней



График3.Зависимость магнитной индукции на оси соленоида от расстояния до его центра

График4.Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем

График5.Зависимость магнитной индукции,создаваемой прямолинейным проводником,от силы тока

9. 
   Анализ полученного результата. Выводы:
   

В ходе изучения магнитных полей, возникающих вокруг различных проводников с током, было выяснено ,что чем дальше расстояние от проводника ,тем меньше индукция магнитного поля а следовательно и напряженность. Что доказывает справедливость закона Био-Савара-Лапласа на практике. Так же при исследовании короткой катушки и соленоида было выяснено , что наибольшее поле находится внутри катушки и соленоида и внутри постоянно. Расхождение теоретических и экспериментальных данных объясняется косвенной погрешностью вычислений, прямыми погрешностями измерений, и пренебрежением краевым эффектом в теоретических расчетах..