уауауауауа. Отчет по лабораторной работе 4 Изучение магнитного поля (закон БиоСавараЛапласа)

Название	Отчет по лабораторной работе 4 Изучение магнитного поля (закон БиоСавараЛапласа)
Анкор	уауауауауа
Дата	20.09.2022
Размер	0.66 Mb.
Формат файла
Имя файла	laplas_pidarass.doc
Тип	Отчет #687600

Министерство образования и науки

Российской федерации
НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №4

Изучение магнитного поля (закон Био-Савара-Лапласа)

Выполнил: студентка гр. ЭРС-16-2 ______________ /Овчаренко А.М. /

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент ____________ /Прошкин С.С./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2017 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

создаваемого элементом проводника с током в точке, находящейся на расстоянии r от элемента проводника.

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.

z,см	- 8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Вэкс,мТл	0,53	0,56	0,59	0,63	0,66	0,67	0,68	0,69	0,70	0,68	0,67	0,67	0,66	0,63	0,61	0,59	0,55
Втеор,мТл	0,55	0,58	0,61	0,63	0,65	0,67	0,68	0,69	0,69	0,69	0,68	0,67	0,65	0,63	0,61	0,58	0,55

Таблица 2. Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней.

J,А	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Bэкс,МТл	0,04	0,1	0,16	0,22	0,29	0,35	0,42	0,47	0,53	0,61
Втеор,мТл	0,012	0,04	0,09	0,16	0,23	0,3	0,36	0,42	0,48	0,55

Таблица 3. Зависимость магнитной индукции 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
Вэкс,мТл	0,5	1,05	1,49	1,84	1,97	2,08	2,17	2,24	2,27	2,32	2,32	2,33	2,33	2,33	2,28	2,26	2,21	2,03	1,46	0,47	0,2
Втеор,мТл	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07	2,07

Таблица 4. Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем.

J,A	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5
Вэкс,мТл	0,41	0,63	0,88	1,08	1,31	1,54	1,82	2,05	2,26	2,53
Втеор,мТл	0,47	0,71	0,95	1,18	1,42	1,65	1,89	2,13	2,36	2,44
L,мкГн	20,71	20,31	19,91	20,11	20,55	20,31	20,25	20,01	19,91	20,15

Таблица 5. Зависимость магнитной индукции, создаваемой прямолинейным проводником от силы тока в нем.

I,A	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Вэкс,мТл	0,01	0,02	0,02	0,03	0,04	0,05	0,05	0,06	0,06	0,07
Втеор,мТл	0,012	0,018	0,024	0,03	0,036	0,042	0,046	0,052	0,058	0,064
r0,см	1,879	2,950	4,420	4,420	4,420	3,660	4,270	3,930	4,420		4,320