Описание метода и экспериментальной установки

Для измерения магнитного поля используется индукционный эталонный датчик.

Если индукция B магнитного поля зависит от времени и меняется по закону

, (10.5)

где В₀ – максимальное значения модуля вектора магнитной индукции,   циклическая частота (), то в переменном магнитном поле в катушке датчика возникает ЭДС электромагнитной индукции:

, (10.6)

где N₀ – число витков катушки эталонного датчика,  скорость изменения магнитного потока, S₀ – площадь сечения катушки датчика,   угол между нормалью к сечению катушки и вектором магнитной индукции.

Из формулы (10.6) следует, что силовые линии индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости витков катушки (=0), то в катушке наводится максимальная ЭДС:

,

или учитывая формулу (10.5)

.

Таким образом, амплитудное значение ЭДС _0max определяется по формуле:

.

Следовательно, измерив амплитудное значение ЭДС можно определить амплитудное значение индукции магнитного поля В₀ равное

.

На схеме рис.10.1 L1 – контур, создающий магнитное поле, R₀=1 Ом – датчик тока, L2 – эталонный датчик магнитного поля.

Порядок выполнения работы

Упражнение № 1. Магнитное поле прямого тока.

1. Изучить электрическую схему (рис.10.1) и при помощи соединительных проводов собрать ее, используя блок «Поле в веществе».

2. Представить собранную схему на проверку лаборанту или преподавателю.

3. Подготовить генератор ГСФ–2 к работе:

1. Включить генератор в сеть 220В;

1. Тумблером «Сеть» включить прибор;

2. Тумблер «ген/внеш» в положение «ген»;

3. Использовать генератор в режиме усиления (гнезда «вых» и «общ»);

4. Тумблер «20В/1А» в положение «1А»;

5. На выходе генератора установить синусоидальное напряжение частотой  = 400 Гц.

4. Включить осциллографмультиметр тумблером “POWER”; (Используется для измерения размахов напряжения U₁, U₂ - входы Y₁ и Y₂).

5. Установить эталонный датчик в оправе таким образом, чтобы метка оправы находилась на нуле, когда датчик вплотную придвинут к контуру «Прямой ток» (этим достигается равенство координаты датчика х и расстояния от датчика до исследуемого контура r).

6. Поворачивая эталонный датчик подобрать его ориентацию на максимум э.д.с. индукции (датчик придвинут вплотную к прямому току, U₂ max).

7. Ручкой «Амплитуда» генератора установить размах сигнала на датчике тока U₁ 0,3 В.

8. Измерить размахи напряжения на эталонном датчике U₂, изменяя координату метки датчика х, как предложено в таблице 10.1.

9. Вычислить экспериментальное значение амплитуды магнитной индукции:

, (*)

где N₀ = 250, S₀ = 25·10^-5 м².

10. Вычислить расчетное значение магнитной индукции:

, (**)

где N₁ = 100; r = x (устанавливается перед измерениями).

11. Результаты оформить в виде:

Частота =______Гц, Размах на датчике токаU₁=___В.

Таблица 10.1

№ опыта	1	2	3	4
Координата х метки датчика, мм	20	30	40	50
, мВ
,мТл
,мТл

12. Сравните расчётное значение магнитной индукции с его экспериментальным значением и сделайте вывод. Как можно улучшить результаты эксперимента?