лаба физика. Отчет по лабораторной работе 3 Изучение магнитного поля (закон БиоСавараЛапласа)
 Скачать 434 Kb.
|
|
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  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 |
| z,м | -0,08 | -0,07 | -0,06 | -0,05 | -0,04 | -0,03 | -0,02 | -0,01 | 0 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
| Вэкс,мТл | 0,01 | 0,02 | 0,03 | -0,06 | 0,09 | 0,15 | 0,21 | 0,29 | 0,32 | 0,29 | 0,22 | 0,15 | 0,09 | 0,06 | 0,03 | 0,02 | 0,01 |
| Втеор,мТл | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,08 | 0,11 | 0,16 | 0,23 | 0,29 | 0,32 | 0,29 | 0,23 | 0,16 | 0,11 | 0,08 | 0,05 | 0,04 | 0,03 |
Таблица 2. Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней.
-
J,А
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Bэкс,МТл
0
0,06
0,13
0,2
0,27
0,35
0,41
0,5
0,56
0,6
0,7
Втеор,мТл
0,00
0,07
0,15
0,22
0,29
0,36
0,44
0,51
0,58
0,65
0,73
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 | 0,3 | 0,76 | 1,83 | 2,39 | 2,59 | 2,68 | 2,7 | 2,72 | 2,73 | 2,73 | 2,74 | 2,73 | 2,7 | 2,68 | 2,64 | 2,55 | 2,36 | 1,96 | 0,84 | 0,29 | 0,16 |
| Втеор,мТл | 0,9 | 1,01 | 1,12 | 1,24 | 1,36 | 1,48 | 1,59 | 1,68 | 1,75 | 1,8 | 1,82 | 1,8 | 1,75 | 1,68 | 1,59 | 1,48 | 1,36 | 1,24 | 1,12 | 1,01 | 0,9 |
Таблица 4. Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем.
-
J,A
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Вэкс,мТл
0
0,26
0,51
0,75
1,01
1,29
1,53
1,78
2,01
2,25
2,53
Втеор,мТл
0,00
0,25
0,50
0,75
0,99
1,24
1,49
1,74
1,99
2,24
2,49
L,мкГн
0
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.
-
J,A
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Вэкс,мТл
0
0,26
0,51
0,75
1,01
1,29
1,53
1,78
2,01
2,25
2,53
Втеор,мТл
0
0,25
0,49
0,72
0,96
1,23
1,46
1,70
1,92
2,15
2,42
r0,мм
0
2,42
2,47
2,52
2,50
2,44
2,47
2,48
2,51
2,52
2,49
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.