- •Кафедра Общей и технической физики
- •Теоретические основы лабораторной работы
- •1. Магнитное поле прямолинейного проводника с током
- •2. Магнитное поле на оси короткой катушки с током
- •3. Магнитное поле соленоида с током
- •Порядок выполнения работы
- •1. Исследование магнитного поля короткой катушки
- •2. Исследование магнитного поля соленоида
- •3. Исследование магнитного поля прямого проводника с током
- •4. Определение параметров исследованных объектов
- •Обработка результатов
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
4. Определение параметров исследованных объектов
4.1. Определить (при необходимости – измерить) и записать в таблицу 6 необходимые для расчетов данные: Nк – число витков короткой катушки, R – её радиус; Nс – число витков соленоида, l – его длина, L – его индуктивность (указано на соленоиде), d – его диаметр.
Таблица 6 Параметры исследуемых образцов
Nк |
R |
Nс |
d |
l |
L |
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов
1. По формуле (10) рассчитать магнитную индукцию, создаваемую короткой катушкой с током. Данные занести в таблицы 1 и 2. По данным таблицы 1 построить теоретическую и экспериментальную зависимости магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния z до центра катушки. Теоретическую и экспериментальную зависимости построить в одних координатных осях.
2. По данным таблицы 2 построить теоретическую и экспериментальную зависимости магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней. Теоретическую и экспериментальную зависимости построить в одних координатных осях. Рассчитать напряженность магнитного поля в центре катушки при силе тока в ней 5 А с использованием формулы (10).
3. По формуле (12) рассчитать магнитную индукцию, создаваемую соленоидом. Данные занести в таблицы 3 и 4. По данным таблицы 3 построить теоретическую и экспериментальную зависимости магнитной индукции на оси соленоида от расстояния z до его центра. Теоретическую и экспериментальную зависимости построить в одних координатных осях.
4. По данным таблицы 4 построить теоретическую и экспериментальную зависимости магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем. Теоретическую и экспериментальную зависимости построить в одних координатных осях. Рассчитать напряженность магнитного поля в центре соленоида при силе тока в нем 5 А.
5. По данным таблицы 5 построить экспериментальную зависимость магнитной индукции, создаваемой проводником, от силы тока в нем.
6. На основании формулы (5) определить кратчайшее расстояние ro от датчика до проводника с током (это расстояние обусловлено толщиной изоляции проводника и толщиной изоляции датчика в щупе). Результаты расчета занести в таблицу 5. Вычислить среднее арифметическое значение ro, сопоставить с визуально наблюдаемой величиной.
7. Рассчитать индуктивность соленоида L. Результаты расчетов занести в таблицу 4. Сопоставить полученное среднее значение L с зафиксированным значением индуктивности в таблице 6. Для расчета воспользоваться формулой , где – потокосцепление, = NсBS, где В – магнитная индукция в соленоиде (по данным таблицы 4), S = d2/4 – площадь сечения соленоида.
8. Рассчитать погрешности косвенных измерений.
Содержание отчёта
Отчёт оформляется в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой ОТФ, в котором помимо стандартного титульного листа должны быть раскрыты следующие пункты:
Цель работы.
Краткое теоретическое содержание:
Явление, изучаемое в работе.
Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.
Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы.
Пояснения к физическим величинам.
Электрическая схема.
Расчётные формулы.
Формулы погрешностей косвенных измерений.
Таблицы с результатами измерений и вычислений.
(Таблицы должны быть пронумерованы и иметь название. Единицы измерения физических величин должны быть указаны в отдельной строке.)
Пример вычисления (для одного опыта):
Исходные данные.
Вычисления.
Окончательный результат.
Графический материал:
Аналитическое выражение функциональной зависимости, которую необходимо построить.
На осях координат указать масштаб, физические величины и единицы измерения.
На координатной плоскости должны быть нанесены экспериментальные точки.
По результатам эксперимента, представленным на координатной плоскости, провести плавную линию, аппроксимирующую функциональную теоретическую зависимость в соответствии с методом наименьших квадратов.
Анализ полученного результата. Выводы.