3. Принцип метода измерений и рабочая формула

В данной работе изучается магнитное поле катушки, в которой протекает переменный синусоидальный ток низкой частоты. Вокруг катушки, которую будем называть излучающей, возникает переменное магнитное поле. Для его изучения и измерения используют другую – приемную катушку. ЭДС индукции в приемной катушке, в соответствии с законом электромагнитной индукции, равна

, (10)

где  - потокосцепление взаимоиндукции приемной катушки,

, (11)

– магнитная постоянная, ; N_пр и S_пр – число и площадь витков приемной катушки соответственно.

Амплитуды напряжения, снимаемого с приемной катушки, которое возникает за счет ЭДС индукции, зависят от ориентации приемной катушки. Они пропорциональны составляющим магнитного поля или :

, (12)

, (13)

где  – коэффициент, зависящий от частоты колебаний, числа витков, площади сечения, активного и реактивного сопротивлений и других параметров приемной катушки. Формулы (12) и (13) – это рабочие формулы.

Таким образом, изменяя положение приемной катушки относительно излучающей, можно изучить структуру магнитного поля излучающей катушки.

4. Измеряемый объект

Измеряемым объектом являются составляющие вектора напряженности магнитного поля катушки с током в разных точках.

5. Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 4, ее внешний вид – на рис. 5.

Рис. 4

Излучающая катушка расположена в центре планшета из оргстекла. На планшете нанесена координатная сетка, что дает возможность определять взаимное положение излучающей и измерительной катушек.

Генератор звуковых колебаний вырабатывает гармонический электрический сигнал низкой частоты, который подается на последовательный L-C-контур. Резонансная частота контура выбирается с помощью батареи конденсаторов. Для этого в контур вводится емкость (задаваемая преподавателем), а затем плавным изменением частоты генератора добиваются резонанса напряжений в контуре, когда сила тока в контуре I максимальна.

,

где U₁ – напряжение на измерительном сопротивлении 7, измеряемое вольтметром ЛВ-1. Величина сопротивления R измерительного резистора 7 указана на лабораторном столе. Напряжение с измерительной катушки 4 подается на вольтметр 2.

5

7

8

2

4

1

3

6

Рис. 5

1. Звуковой генератор ЗГ ; 2. Батарея конденсаторов С= (С₁…С_n);

3. Излучающая катушка L; 4. Измерительная катушка L₁; 5. Вольтметр ЛВ-1;

6. Вольтметр ЛВ-2; 7. Измерительный резистор R₁; 8. Планшет.