1. Цель работы.

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

2. Краткое теоретическое содержание:

1. Явление, изучаемое в работе.

Появление магнитного поля вокруг проводника с током.

2. Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.

магнитное поле – поле через которое осуществляется взаимодействие электрических токов .

индукция магнитного поля – силовая характеристика магнитного

индуктивность – коэффициент пропорциональности межу потоком ,создваемого током,и его величиной

3. Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы.

Закон Био-Савара-Лапласа,

Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции:

Пояснения к физическим величинам.

I – сила тока в проводнике , dl – вектор, имеющий длину элементарного отрезка проводника и направленный по направлению тока, r – радиус вектор, R – радиус короткой катушки, z – расстояние от датчика до центра короткой катушки, n – число проводников с токами, охватываемых контуром, – алгебраическая сумма токов, охватываемых контуром L произвольной формы, – элемент контура L

3. Электрическая схема.

Исследуемый проводник

А

Рис. 5 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.

4. Расчётные формулы.

1)для проводника с током

,

2) для короткой катушки

3)для соленойда

где ₀ – магнитная постоянная,  – магнитная проницаемость среды (для воздуха  = 1)

4) индуктивность соленойда

5. Формулы погрешностей косвенных измерений.

1)Для проводника с током

2)Для короткой катушки

3)Для соленойда

Пояснения к физическим величинам.

В – идукция, I – сила тока в проводнике R – радиус короткой катушки, z – расстояние от датчика до центра короткой катушки, n – число проводников с токами, охватываемых контуром, ,. N_к – число витков короткой катушки, N_с – число витков соленоида, l – его длина, L – его индуктивность (указано на соленоиде), d – его диаметр.

[I]-А

[r]-м

[L]-Ф

[l]-м

[d]-м

[B]-Тл

6. Таблицы с результатами измерений и вычислений.

Таблица 1 Зависимость магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния до центра катушки

z	см	-8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Bэксп	мТл	0,01	0,03	0,05	0,06	0,09	0,13	0,2	0,28	0,31	0,3	0,26	0,17	0,11	0,08	0,06	0,03	0,01
Bтеор	мТл	0,023	0,032	0,046	0,067	0,102	0,156	0,233	0,317	0,35	0,317	0,233	0,156	0,102	0,067	0,046	0,032	0,023

Таблица 2 Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней

I	A	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
Bэксп	мТл	0,02	0,06	0,1	0,13	0,15	0,18	0,22	0,25	0,28	0,31	0,35
Bтеор	мТл	0	0,04	0,72	0,108	0,144	0,18	0,216	0,25	0,29	0,32	0,35

Таблица 3 Зависимость магнитной индукции на оси соленоида от расстояния до его центра.

z	см	-10	-9	-8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Bэксп	мТл	0,42	1,08	2,06	2,51	2,67	2,73	2,76	2,78	-	-	-	-	-	2,78	2,76	2,73	2,65	2,54	2,05	1,09	0,38
Bтеор	мТл	0,53	1,18	2,95	-	-	-	-	-	-	2,95	2,95	2,95	-	-	-	-	-	-	2,95	1,18	0,53

Таблица 4 Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем

I	A	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
Bэксп	мТл	0,21	0,42	0,64	0,92	1,2	1,49	1,75	2,03	2,3	2,55	2,8
Bтеор	мТл	0	0,29	0,59	0,89	1,14	1,45	1,77	2,06	2,3	2,66	2,95
L	мкГн	0	2,31	4,7	7,1	9,07	11,52	14,07	16,33	18,28	21,13	23,47

Таблица 5 Зависимость магнитной индукции, создаваемой прямолинейным проводником, от силы тока в нем

I	A	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
Bэксп	мТл	0	0,01	0,02	0,03	0,05	0,06	0,07	0,08	0,10	0,12	0,13
Bтеор	мТл	0	0,013	0,025	0,37	0,05	0,062	0,075	0,087	0,10	0,11	0,125
r0	мм	8	-	-	-	-	-	-	-	-	-	8

Таблица 6 Параметры исследуемых образцов

Nк	R	Nс	d	L	L
	см		м	м	Гн
4	3,5	75	26 10^-3	16 10^-2	24

7. Пример вычисления (опыт №5.):

1. Исходные данные.