2.6.3. Задание

1. Для каждой из катушек L₁ и L₂ измерить на их оси через каждый сантиметр максимальные отклонения K "зайчика" гальванометра при выключении тока, создающего поле.

Рассчитать магнитную индукцию B на оси катушек по формуле (2.6.14). Данные измерений и расчетов занести в табл. 2.6.1.

Таблица 2.6.1.

l,см	L1		L2		BL1+BL2, Тл	L1 и L2
	KL1, дел	BL1, Тл	KL2, дел	BL2, Тл		Kр, дел	Bр, Тл
1
2
…

Построить зависимости B_L1 = B_L1 (l) и B_L2 = B_L2 (l) в одной системе координат.

2. Проделать аналогичные измерения результирующего магнитного поля при одновременном протекании тока в катушках L₁ и L₂, при этом сила тока в каждой катушке должна быть такой же, как и в п. 1. Результаты измерений и расчетов магнитной индукции занести в табл. 2.6.1.

Построить зависимости B_р = B_р (l) и B(l) = B_L1 (l) + B_L2 (l) в одной системе координат.

3. Провести анализ полученных результатов.

4*. С помощью программы MathCad теоретически рассчитать индукцию магнитного поля, создаваемого токами в катушках L₁ и L₂, на их оси. Проанализировать экспериментальные и теоретические зависимости.

2.6.4. Контрольные вопросы

1. Дать определение магнитного поля. Назвать его источники. Сформулировать принцип суперпозиции магнитных полей.

2. Записать закон Био-Савара-Лапласа. Как определить направление вектора ?

3. В чем состоит явление электромагнитной индукции? Определить направления индукционного тока в измерительной катушке при включении и выключении тока в катушке, создающей магнитное поле.

4. Перечислить все физические явления, лежащие в основе предложенного метода исследования магнитного поля катушек.

5. Пояснить принцип работы используемой схемы.

6. Используя закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции магнитных полей, получить формулу (2.6.8).

Литература

Савельев И.В. Курс общей физики. Электричество и магнетизм.–М.: Наука, 1982, Т.2.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.6

Изучение магнитных полей

Л абораторная установка состоит из двух соосных катушек L₁ и L₂, создающих магнитное поле, измерительной катушки малого диаметра, подключенной к гальванометру М197/1 и служащей для измерения индукции магнитного поля, и лабораторного макета, создающего постоянный электрический ток в исследуемых катушках L₁ и L₂ (рис. 1).

Подготовка лабораторной установки к работе:

– ступенчатый переключатель на приборе М197/1 повернуть против часовой стрелки до упора;

– подключить установку к сети питания;

– тумблер "СЕТЬ" перевести в верхнее положение;

– поворотом корректора (на боковой стенке гальванометра справа) добиться совмещения светового указателя с отметкой "0" шкалы гальванометра;

– измерительную катушку перевести в одно из крайних положений.

Рабочие формулы:

. (1)

Данные для расчетов: C_г = 1мкКл/50 дел., R = 400 Oм, N = 6000 витков, S = 2,0 см².

Задание № 1. Исследовать зависимость B(l) магнитного поля для каждой из катушек в отдельности.

Тумблер П₁ на лабораторном макете переключить в положении "L₁(L₂)". Тумблер П₂ перевести в положение "L₁" и, удерживая его в этом положении, выставить на амперметре ток 0,5 А с помощью ручки потенциометра на правой боковой стенке макета. Подождать, пока световой указатель переместится на отметку "0" шкалы гальванометра. Отпустить тумблер. Измерить максимальное отклонение K светового указателя (в делениях прибора) относительно отметки "0" шкалы. Проделать аналогичное измерения для положения "L₂" тумблера П₂.

Передвинуть измерительную катушку на 1 см. Повторить измерение максимального отклонения светового указателя гальванометра относительно отметки "0" шкалы для положений "L₁" и "L₂" тумблера П₂.

Передвигая измерительную катушку на 1 см, для каждой из катушек L₁ и L₂ измерять максимальные отклонения K светового указателя гальванометра при выключении тока, создающего поле.

Задание № 2. Исследовать зависимость B(l) магнитного поля при одновременном включении катушек.

Тумблер П₁ переключить в положение "L₁+L₂". Удерживая тумблер П₂ в любом положении ("L₁" или "L₂"), выставить на амперметре ток 1 А. Отпустить тумблер. Измерить максимальное отклонение K светового указателя относительно отметки "0" шкалы. Передвигая измерительную катушку на 1 см, повторять измерения максимального отклонения светового указателя гальванометра. Выключить установку и отсоединить ее от сети.

Задание № 3. Для каждого измерения рассчитать по формуле (1) индукцию магнитного поля B. Данные измерений и вычислений занести в таблицу.

l, см	L1		L2		B1+B2, Тл	L1 + L2
	K1, дел	B1, Тл	K2, дел	B2, Тл		Kр, дел	Bр, Тл
1
…

Построить зависимости B₁ = B₁(l) и B₂ = B₂(l) в одной системе координат.

Построить зависимости B_р = B_р(l) и B(l) = B₁(l) + B₂(l) в другой системе координат.