Обработка результатов измерений

1. Определите среднее значение сил токов I₁ и I₂ для каждого опыта по формуле: . Запишите полученные результаты I_ср в таблицу 1.

2. Для каждого опыта рассчитайте по формуле (3) значения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли, используя в расчетах I_ср. Запишите полученные результаты в таблицу 1.

3. Найдите среднее арифметическое горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли В_г.

4. Оцените абсолютную погрешность измерения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли ΔВ_г методом среднего значения. Запишите полученные результаты в таблицу 1.

5. Оцените относительную погрешность измерения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли Е_Вг. Запишите полученные результаты в таблицу 1.

6. Представьте результат измерений в виде:

В_г = (В_г. ± В_г) Тл

Е_Вг=…%

Контрольные вопросы

1. Что называется магнитным полем?

2. Назовите основные особенности магнитного поля.

3. Дайте определение индукции магнитного поля.

4. Как определить направление вектора индукции магнитного поля?

5. Что называется линиями индукции магнитного поля?

6. Как направлены линии индукции магнитного поля?

7. Сформулируйте принцип суперпозиции магнитных полей.

8. Что является причиной существования магнитного поля Земли?

9. Что называется солнечным ветром?

10. Поясните процесс образования «магнитных бурь».

11. Поясните, как магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра?

12. Почему полярные сияния в основном наблюдаются за полярным кругом?

13. Назовите составляющие земного магнетизма и охарактеризуйте их.

14. Дайте определения плоскости магнитного меридиана Земли, магнитного наклонения и магнитного склонения.

15. Сформулируйте идею метода измерения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли.

16. Сделайте вывод о соответствии практических результатов и теории.

Лабораторная работа № 8 определение индуктивности катушки

Цель работы: установить зависимость индуктивности катушки от числа витков и магнитных свойств среды.

Оборудование: лабораторный стенд №8 « Определение индуктивности катушки».

Основные теоретические сведения

Под электрическим током понимают упорядоченный перенос или направленное движение электрических зарядов. Электрический ток, сила и направление которого с течением времени не изменяются, называется постоянным.

В отличие от постоянного, переменный электрический ток изменяется со временем по величине и направлению. Широкое распространение в электрических сетях получил переменный ток, изменяющийся по гармоническому закону:

(1)

Такой ток представляет собой вынужденные колебания в электрической цепи, происходящие с частотой . совпадающей с частотой вынуждающей электродвижущей силы (ЭДС).

Протекание переменного электрического тока по катушке вызывает появление в ней электродвижущей силы самоиндукции – Э.Д.С электромагнитной индукции, возникающей вследствие изменения тока в электрической цепи. Явление возникновения такой Э.Д.С называется самоиндукцией.

Согласно закону Фарадея, Э.Д.С индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока в замкнутом контуре:

ℰ_c= (2)

Если замкнутый контур имеет несколько витков, то этот закон можно записать в виде:

ℰ_c= (3)

где - потокосцепление - полный магнитный поток замкнутого контура, состоящего из N витков, обусловленный магнитным полем тока в самом контуре. Знак "- " введен в соответствии с правилом Ленца: при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, охватывающую замкнутый проводящий контур, в нем возникает индукционный ток такого направления, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока.

Цилиндрическая катушка с током, состоящая из большого числа витков проволоки называется соленоидом, для него магнитный поток пропорционален величине тока, протекающего по соленоиду:

(4)

где – индуктивность контура – скалярная величина, определяемая потокосцеплением самоиндукции контура при протекании в нем электрического тока.

Учитывая, что потокосцепление соленоида , а индукция магнитного поля в нем , получим:

(5)

где N-количество витков соленоида,

S-площадь поперечного сечения соленоида ,

μ- относительная магнитная проницаемость среды внутри соленоида,

l-длина соленоида.

Из формулы (5) видно, что индуктивность соленоида растет с увеличением числа витков, площади, магнитной проницаемости вещества, из которого изготовлен сердечник, помещенный внутрь, а увеличение длины соленоида приводит к уменьшению индуктивности.

Единицей измерения магнитного потока и потокосцепления в СИ является вебер (Вб).

Единицей измерения индуктивности в СИ является генри (Гн): - это индуктивность такого контура, в котором при силе тока в 1 ампер возникает потокосцепление в 1вебер.

Подставляя в (3) , получим:

ℰ_c= (6)

Согласно правилу Ленца, ℰ_c (Э.Д.С-самоиндукции) противодействует изменению электрического тока в контуре, а индуктивность является мерой инертности контура по отношению к изменению силы тока.