Оптика 3 семак / Грязнова / ЛБ-4 1Б92 Кшинин И

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа

неразрушающего контроля и безопасности

12.03.01 «Приборостроение»

Лабораторная работы № 4

Э-16 ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

по дисциплине:

Физика

Исполнитель:
студент группы	1Б92		ФИО		02.11.2020
			Кшинин Иван Бахтиёрович
Руководитель:	ФИО
преподаватель	Доцент		Грязнова Елена Николаевна

Томск – 2020

Краткое теоретическое содержание работы

• Индукция магнитного поля:

Векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, его действия на заряженные частицы в данной точке пространства.

• Метод измерения индукции магнитного поля заключается в:

Индукционный метод, по существу, заключается в измерении ЭДС, индуктированной исследуемым переменным магнитным потоком в измерительной обмотке с известным числом витков

СХЕМА УСТАНОВКИ

Обозначения:

1 — Прямоугольный контур

2 — Круговой контур

3 —Часть контура

4 —Гнезда

5 — Штепсельная вилка

А — Амперметр

V — Вольтметр

Тр — Трансформатор

РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ

1. При измерениях:

E — Максимальное значение ЭДС

N — Количество витков

S — Площадь витка (Не диаметр!)

ω — Циклическая частота переменного тока

2. Для вычисления значений индукции магнитного поля в прямоугольном контуре и от отрезка прямого тока применяется формула:

μ0 — Магнитная постоянная

I — Ток

φ1 — Предел измерений угла

φ2 — Предел измерений угла

a — Угол между векторами dl и r

3. Для вычисления значений индукции магнитного поля в центре кругового контура применяется формула:

μ0 — Магнитная постоянная

I — Ток

R — Радиус R=r

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Формула для расчета В: (вычисления Mathcad), за N приняты витки измерительной катушки и S взята площадь витка измерительной катушки.

1. Для прямоугольного контура

I (A) = 3.5А, n=25

Таблица 1

r1 (см)	1	2	3	4	5	6	7	9	10	11	12
ε (В)	10,7	20,7	53,3	108,1	67,3	56,8	51,7	49,1	47,8	47,1	46.9
B (Тл)	0.313	0.606	1.56	3.164	1.97	1.663	1.513	1.437	1.399	1.379	1.373

Таблица 2

r2 (см)	1	2	3	4	5	6
ε (В)	17	29,6	67,1	112,7	65,2	52,9
B (Тл)	0,498	0.866	1.964	3.299	1.909	1.549

2. Для кругового контура

I (A) = 3.6 A, n=22

Таблица 3

r (см)	1	2	3	4	5	6	7	9	10
ε (В)	5.7	9.8	19.8	50.5	104.1	66.5	54.3	49.3	48.8
B (Тл)	0.167	0.287	0.58	1.478	3.047	1.947	1.589	1.443	1.428

3. Для плоского контура

I (A) = 4 A, n=14

Таблица 4

r (см)	1	2	3	4	5	6
ε (В)	4,3	6,3	9,3	13,8	22,8	48,1
B (Тл)	0.126	0.184	0.272	0.404	0.667	1.408

Обработка результатов

1. Графические зависимости

B = f(r1) (по данным таблицы 1)

B = f(r2) (по данным таблицы 2)

Обработка результатов

B = f(r) (по данным таблицы 3)

B = f(r) (по данным таблицы 4)

Обработка результатов

1. Оцените погрешность измерений в зависимости от класса точности приборов:

Для нахождения погрешности амперметра:

Для нахождения погрешности вольтметра:

2. Сравните экспериментальные данные с расчётными:

Прямоугольный контур
Экспериментальное значение B в центре контура	Расчётное значение B в центре контура
Круговой контур
Экспериментальное значение B в центре контура	Расчётное значение B в центре контура
	все значения выведены из-под степени

Отрезок прямого тока
Расстояние от катушки до проводника (см)	Экспериментальное значение B	Расчётное значение B
1	0.126	0.135
2	0.184	0.193
3	0.272	0.285
4	0.404	0.411
5	0.667	0.672
6	1.408	1.437

Вывод:

В ходе лабораторной работы было исследовано распределение магнитного поля в круговом и прямом токе.

Были выведены зависимости В (тл) от расстояния и построены графики зависимости.

Выведена погрешность приборов измерения.

При сравнении экспериментальных данных с расчетами была выявлена разница между ними. При этом использовались заданные формулы и итоговое значение тока по формуле .

Все формулы и расчеты были проведены в MathCad.