МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу "Общая физика"

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ КРУГОВОГО ТОКА

Преподаватель Студент группы

___________ / /

___________2004 г.

Томск 2004

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является изучение магнитного поля на оси витка с током и экспериментальная проверка закона Био‑Савара‑Лапласа.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Экспериментальная установка, схематично представленная на рис.2.1., состоит из катушки 1 с током, создающей магнитное поле, измерительной катушки 2 и осциллографа 3. Катушка 1 питается через понижающий трансформатор переменным током. Все устройство смонтировано на лабораторном макете. Измерительная катушка 2 расположена под лицевой панелью макета и может перемещаться вдоль оси катушки 1 с помощью движка.

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Выражение для расчета амплитудного значения магнитной индукции в любой точке на оси z катушки:

B_m = E_m / N₁ Sw , (3.1)

где E_m - амплитудное значение ЭДС катушки, измеренное с помощью осциллографа;

S - площадь поперечного сечения измерительной катушки (в данной работе S = 3×10^-4 м²);

w = 2pn , где n - частота переменного напряжения, питающего круговой виток (n = 50 Гц);

N₁ - число витков измерительной катушки.

Формулы наименьших квадратов.

y=аx+b – уравнение прямой

где а – угловой коэффициент прямой

(3.2)

где обозначено:

(3.3)

В этих формулах n – число экспериментальных точек, а наборы чисел (x_i) и (y_i) – результаты измерений, то есть абсциссы и ординаты экспериментальных точек.

Абсолютная приборная погрешность вычисляется так:

(3.4)

где у - класс точности применяемого прибора,

х_n – так называемое «нормирующее значение».

Доверительный интервал равен =2 E^-2/3, где E^-2/3– величина, измеряемая косвенно, то результат этого измерения – это функция одного или нескольких прямых измерений, следовательно абсолютная погрешность (E_m)^-2/3 равна:

_сист(E_m^-2/3)=2_сист(E_m) E_m^-5/3/3. (3.5)

где (3.9) – формула для определения погрешности косвенного измерения обратной температуры.

где E^-2/3 - косвенно измеряемая величина, E - абсолютная погрешность измеряемой величины, E – прямо измеряемая величина.

Абсолютная систематическая погрешность

_сист(z²)=2z_сист(z) (3.6)

где _сист(z) определяется как половина цены наименьшего деления линейки, по которой производились измерения расстояний z

4. Результаты работы и их анализ

Экспериментальные данные и результаты их обработки представлены в таблице.

Таблица 4.1

Результаты прямых и косвенных измерений

z , см	Em , В	(Em)-2/3, В-2/3	z2 , см2	Примечания
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,85 0,75 0,5 0,3 0,18 0,12 0,075 0,052 0,036 0,028	1,11 1,21 1,59 2,23 3,14 4,11 5,62 7,18 9,17 10,84	0 1 4 9 16 25 36 49 64 81	Относительные погрешности измеряемых величин: e( Em) = 10% e(S) = 10% e( N1) = 1% e(n ) = 1%

Подставив в формулу 3.1 вычислила значение B_m ,  взяв из таблицы 4.1 значение E_m  при z = 0 см.

B_m = = = 0,003 Тл.

где N₁- число витков измерительной катушки. Для лабораторного макета с номером 1 число витков измерительной катушки равно 3020.

где – это так называемые частные погрешности.

e( B_m)=

=0,05 см т.к. класс точности прибора не указан. В этом случае абсолютная погрешность не зависит от результата измерения z. И так как прибор – не цифровой, а - линейка, то равна половине цены деления прибора.

Доверительные интервалы для :

[0,85-0,085; 0,85+0,085];

[0,75-0,075; 0,75+0,075];

[0,5-0,05; 0,5+0,05];

[0,3-0,03; 0,3+0,03];

[0,18-0,018; 0,18+0,018];

[0,12-0,012; 0,12+0,012];

[0,075-0,008; 0,075+0,008];

[0,052-0,005; 0,052+0,005];

[0,036-0,004; 0,036+0,004];

[0,028-0,003; 0,028+0,003];