Описание эксперимента

Измерения магнитного поля в данной работе проводятся на переменном токе и основаны на законе электромагнитной индукции. Измерительная схема установки приведена на рис. 3. Магнитное поле в соленоиде создается переменным током известной частоты (на рис.3 "Г" – генератор переменного напряжения). В этом случае магнитное поле в соленоиде также зависит от времени: .

Рис. 3. Электрическая схема установки

На оси соленоида располагается специальный зонд, который представляет собой маленькую катушку, подключенную ко входу электронного вольтметра. По закону электромагнитной индукции в катушке-зонде возникает ЭДС индукции

,

где - магнитный поток через витки зондовой катушки. Если магнитное поле, пронизывающее витки катушки, можно считать однородным и перпендикулярным плоскости ее витков, то , где - площадь одного витка, - число витков в катушке, - диаметр витка. Тогда

.

Вольтметр, подключенный к зондовой катушке измерит эффективное значение напряжения на катушке , где - максимальное значение ЭДС индукции. Поэтому

, (5)

где - частота переменного тока через соленоид. Зная диаметр катушки, число витков, частоту и, измерив напряжение на катушке-зонде, можно рассчитать значение индукции магнитного поля , созданного током в соленоиде в том месте, где расположена зондовая катушка. Перемещая катушку вдоль оси соленоида, можно снять зависимость и сравнить ее с теоретической. Амплитуда тока рассчитывается по закону Ома:

,

где - эффективное значение напряжения на резисторе , который включен последовательно с соленоидом (рис. 3).

Переключатель П1 имеет два положения. Когда он находится в положении "U_эфф", замкнуты контакты 1-2, 4-5 и вольтметр измеряет напряжение на зондовой катушке. Когда переключатель находится в положении "U_T", замкнуты контакты 2-3, 5-6 и вольтметр измеряет напряжение на резисторе . Переключатель П2 позволяет питать соленоид либо синусоидальным током, либо током, выпрямленным при помощи диода Д (такой режим питания используется во втором упражнении).