лаба физика. Отчет по лабораторной работе 3 Изучение магнитного поля (закон БиоСавараЛапласа)
![]()
|
Министерство образования и науки Российской федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» ![]() ОТЧЕТ по лабораторной работе №3 Изучение магнитного поля (закон Био-Савара-Лапласа) Выполнил: студент гр. СПС-12 ______________ /Половинкин Д.Т. / (подпись) (Ф.И.О.) Проверил: асс.каф.ОТФ ____________ /Грабовский А.Ю../(должность) (подпись) (Ф.И.О.) Санкт-Петербург 2013 г. Цель работы - измерение магнитных полей, создаваемых проводниками различных конфигураций, экспериментальная проверка закона Био–Савара–Лапласа. Краткое теоретическое содержание Магнитное поле – силовое поле в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты. Создается только движущимися зарядами и действует только на движущиеся заряды. Соленоид – свернутый в спираль изолированный проводник, по которому течет электрический ток. Магнитная проницаемость среды – безразмерная величина, показывающая во сколько раз магнитное поле макротоков усиливается за счет поля микротоков среды. Электрический ток – направленное движение электрически заряженных частиц. Сила тока – скалярная физическая величина, равная величине электрического заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за единицу времени. Индуктивность – величина, характеризующая магнитные свойства проводника. Магнитная индукция – основная характеристика магнитного поля, представляющая собой среднее значение суммарной напряженности микроскопических магнитных полей, созданных отдельными электронами и другими элементарными частицами. Напряженность магнитного поля – векторная величина, являющаяся количественной характеристикой магнитного поля. Не зависит от магнитных свойств среды. Основные физические законы и соотношения: Закон Био-Савара-Лапласа: Определяет индукцию поля ![]() ![]() Магнитное поле на оси короткой катушки: В соответствии с принципом суперпозиции магнитное поле катушки представляет собой алгебраическую сумму полей отдельных витков. ![]() Циркуляции вектора магнитной индукции: ![]() Принцип суперпозиции магнитных полей: Магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими потоками или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций полей, создаваемых каждым током или движущимися зарядами в отдельности: ![]() Правило правого винта: За положительное направление принимается направление поступательного движения винта, головка которого вращается в направлении тока, текущего в рамке. Схема установки 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 Расчетные формулы Индукция магнитного поля: ![]() Напряженность поля: ![]() Индукция магнитного поля внутри соленоида: ![]() Индукция магнитного поля (теоретическое): ![]() Индуктивность соленоида: ![]() III. Формулы погрешностей косвенных измерений: Максимальная абсолютная погрешность измерения магнитной индукции, создаваемой короткой катушкой: ![]() Максимальная абсолютная погрешность измерения магнитной индукцией, создаваемой соленоидом: ![]() Максимальная относительная погрешность измерения кратчайшего расстояния от датчика Холла до проводника с током: ![]() Максимальная относительная погрешность измерения индуктивности соленоида: ![]() Максимальная относительная погрешность измерения потокосцепления: ![]() IV. Таблицы с результатами измерений и вычислений: Таблица 1. Зависимость магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния до конца центра катушки.
Таблица 2. Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней.
Таблица 3. Зависимость магнитной индукции соленоида от расстояния до его центра.
Таблица 4. Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем.
Таблица 5. Зависимость магнитной индукции, создаваемой прямолинейным проводником от силы тока в нем.
Таблица 6. Параметры исследуемых образцов. ![]() V. Пример вычислений: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Площадь поперечного сечения проводника: ![]() Потокосцепление: ![]() Индуктивность: ![]() Погрешности косвенных измерений: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() VI. Графический материал: ![]() Рис.1 График зависимости B(z) ![]() Рис.2 График зависимости B(I) ![]() Рис.3 График зависимости B(z) ![]() Рис.4 График зависимости В(I) ![]() График зависимости B(I) Вывод: В ходе данной лабораторной работы были измерены магнитные поля, создаваемых проводников различной конфигурации, и экспериментально проверен закон Био–Савара–Лапласа. Относительно маленькие величины косвенных погрешностей говорят о достоверности методике проведения опыта. |