Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лабораторная работа №3





Изучение магнитного поля (закон Био-Савара-Лапласа)

 

 

ВЫПОЛНИЛ: студент гр. ГГ-10-1Кириченко. П. А.

ПРОВЕРИЛ: ассистент _____________ Быстров. Д. С.

 

 

Санкт-Петербург


 

Цель работы:

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

Явление, изучаемое в работе - магнитное поле.

Основные определения и понятия:

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:

Всоответствии 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:

 
 

 


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.

Основные расчетные формулы:

Магнитная индукция, создаваемая короткой катушкой:

 

– радиус катушки, [ ] - м

z – расстояние от центра катушки до датчика Холла, [z] - м

– число витков катушки.

– магнитная постоянная, [ ] – Гн/м

– магнитная проницаемость среды

– сила тока, [ ] - А

– магнитная индукция, [ ] - Тл

 

Магнитная индукция, создаваемая соленоидом:

 

 

- длина соленоида, [ ] - м

- число витков соленоида

– магнитная постоянная, [ ] – Гн/м

– магнитная проницаемость среды

– сила тока, [ ] - А

– магнитная индукция, [ ] - Тл

 

Кратчайшее расстояние от датчика до проводника с током:

 

Индуктивность соленоида:

Y – потокосцепление

 

Потокосцепление:

 

Площадь сечения соленоида:

 

 

Погрешности прямых измерений:

∆I=25∙10-2 (A)

∆R=0,5∙10-3(Ом)

∆l=0,5∙10-3(м)

∆z=0,5∙10-3(м)

∆B=0,01(мТл)

Формулы погрешности 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:

 

Максимальная относительная погрешность измерения площади сечения соленоида:


Таблицы измерений:

 

Табл.1. Измерение зависимости магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния до центра катушки.

z см -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1  
Bэксп мТл 0,03 0,05 0,06 0,1 0,13 0,19 0,26 0,32 0,35
B теор мТл 0,017 0,024 0,036 0,055 0,088 0,14 0,23 0,34 0,004

 

z см                
Bэксп мТл 0,29 0,22 0,15 0,1 0,06 0,05 0,04 0,03
B теор мТл 0,032 0,087 0,143 0,165 0,181 0,21 0,22 0,23

 

Табл. 2. Измерение магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней.

I A   0,5   1,5   2,5   3,5
Bэксп мТл   0,02 0,04 0,08 0,11 0,13 0,17 0,20
B теор мТл   -0,04 -0,065 -0,087 -0,101 -0,126 -0,139 -0,162

 

I A   4,5  
Bэксп мТл 0,23 0,26 0,29
B теор мТл -0,17 -0,20 -0,24

 

Табл. 3. Измерение зависимости магнитной индукции на оси соленоида от расстояния до его центра.

z см -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1  
Bэксп мТл 0,07 0,16 0,46 1,28 2,11 2,46 2,59 2,64 2,65 2,68 2,72
B теор мТл 1,64 1,52 1,30 0,72 0,33 0,15 0,05 0,04 0,03 0,01 0,003

 

z см                    
Bэксп мТл 2,71 2,70 2,68 2,67 2,64 2,57 2,46 2,16 1,38 0,48
B теор мТл 0,01 0,02 0,027 0,036 0,049 0,067 0,144 0,42 0,99 1,45

 

Табл. 4. Измерение магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем.

I A   0,5   1,5   2,5   3,5   4,5  
Bэксп мТл 0, 0,40 0,55 0,82 1,11 1,28 1,68 1,93 2,22 2,46 2,71
B теор мТл   0,23 0,47 0,7 0,94 1,11 1,42 1,62 1,83 2,13 2,36
L мкГн   16,54 12,1 10,62 9,50 9,31 8,78 8,45 8,12 8,34 8,52

 

 

Табл. 5. Параметры исследуемых образцов.

 

           
  0,04(м) 7,5      

Исходные данные:

Примеры расчетов:

Магнитная индукция короткой катушки:

Магнитная индукция соленоида:

Площадь поперечного сечения проводника:

 

Потокосцепление:

 

Индуктивность:

 

Кратчайшее расстояние от датчика до проводника с током:

 

 

Погрешности косвенных измерений:

 

 

Графики теоретической и экспериментальной зависимости:

Теоретическая и экспериментальная зависимости магнитной индукции короткой катушки от силы тока:

Теоретическая и экспериментальная зависимости магнитной индукции в центре соленоида от силы тока:

Теоретическая и экспериментальная зависимости магнитной индукции проводника от силы тока:







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 3993. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...


Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...


Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Мелоксикам (Мовалис) Групповая принадлежность · Нестероидное противовоспалительное средство, преимущественно селективный обратимый ингибитор циклооксигеназы (ЦОГ-2)...

Менадиона натрия бисульфит (Викасол) Групповая принадлежность •Синтетический аналог витамина K, жирорастворимый, коагулянт...

Разновидности сальников для насосов и правильный уход за ними   Сальники, используемые в насосном оборудовании, служат для герметизации пространства образованного кожухом и рабочим валом, выходящим через корпус наружу...

Философские школы эпохи эллинизма (неоплатонизм, эпикуреизм, стоицизм, скептицизм). Эпоха эллинизма со времени походов Александра Македонского, в результате которых была образована гигантская империя от Индии на востоке до Греции и Македонии на западе...

Демографияда "Демографиялық жарылыс" дегеніміз не? Демография (грекше демос — халық) — халықтың құрылымын...

Субъективные признаки контрабанды огнестрельного оружия или его основных частей   Переходя к рассмотрению субъективной стороны контрабанды, остановимся на теоретическом понятии субъективной стороны состава преступления...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия