Описание установки

Общий вид лабораторной установки изображен на рис. 7.

Рисунок 7 - Общий вид лабораторной установки для измерения магнитного поля

Магнитная индукция измеряется при помощи датчика Холла, который подключается к модульному порту «Кобра 3» через измерительный модуль Тесла.

Для регистрации тока устройство «Датчик на 6 А» соединяется с аналоговым входом «Analog In 2/S2» измерительного блока "Кобра 3".Исследуемая катушка подключается источнику питания УИП и датчику тока на 6 A согласно рис. 8.

Рисунок 8 - Схема подключения исследуемой катушки.

Положение датчика Холла вдоль оси соленоида регистрируется с помощью датчика перемещения. Схема подключения датчика перемещения к блоку "Кобра 3" изображена на рис. 9.

Рисунок 9 - Схема подключения датчика перемещения к измерительному блоку "Кобра 3".

Выполнение работы и обработка измерений Упражнение 1

^{1. Соберите экспериментальную установку согласно рис. 1−3.}

^2. Включите компьютер. Запустите программу для проведения измерений и выберите в меню «Gauge» («Устройство») «Cobra 3 Force/Tesla». Установите (выберите) параметры в диалоговом окне, как показано на рис. 10.

Рисунок 10 - Окно определения параметров измерителя «Сила/Тесла»

3. При установке окна 1 (display 1) подтвердите показ в этом окне величины магнитной индукции (Flux density B); окна 2 (display 2) – показ величины силы тока (Current I); окна 3 (display 3) – показ положения (Distance) датчика Холла.

При установке окна диаграммы 1 (diagram 1) введите параметры, как показано на рисунке 11.

Рисунок 11 - Окно установки параметров «Display options» («Параметры экрана») измерителя «Сила/Тесла»

4. Проведите калибровку датчика перемещения. Для этого нажмите кнопку «Options» («Опции») и установите параметры в окне установки для «Angle/Distance» («Угол/Расстояние») как показано на рисунке 12. Для проведения калибровки обмотайте нить, привязанную к штативу с датчиком Холла, один раз вокруг шкива датчика движения и, нажав кнопку «Start» («Старт») в окне определения параметров «Угол/Расстояние», переместите штатив с датчиком Холла точно на 10 см вдоль линейки. Нажмите кнопку «Stop» («Стоп») в том же окне.

Рисунок 12 - Окно определения параметров «Угол/Расстояние» («Angle/Distance») измерителя «Сила/Тесла»

5. Проведите калибровку датчика Холла. Для того установите параметры в окне «Калибровка» «Calibration», как показано на рисунке 13. Нажмите кнопку «Calibrate» («Калибровать») в этом же окне.

Рисунок 13 - Окно установки параметров «Калибровка» («Calibration») измерителя «Сила/Тесла»

6. Установите параметры в окне «Flux density» («Плотность потока») и в окне «Voltage/Current» («Напряжение/Сила тока»), как показано на рисунках 14 и 15, соответственно.

Рисунок 14 - Окно установки параметров « Плотность потока » («Flux density») измерителя «Сила/Тесла»

Рисунок 15 - Окно установки параметров «Напряжение/Сила тока» («Voltage/Current»)

7. Начните измерения, нажав кнопку «Continue » («Далее»).

8. ^{Расположите датчик Холла в центре катушки, сориентировав его вдоль ее оси.}

9. Источник питания должен работать в режиме источника постоянного тока (над регулятором тока должен гореть красный сигнал светодиода). Для этого первоначально поставьте регулятор напряжения в среднее положение (≈ 6 В).

10. Начните запись данных, щелкнув на кнопке «Start measurement» («Начать измерения»).

11. Плавно вращая ручку регулировки тока и изменяя силу тока с шагом 0,1-0,5А (Параметры катушки и максимально возможное значение силы тока указаны на торце катушки) измерьте величину магнитной индукции в центре катушки при различных значениях силы тока.

12. Завершите опыт, щелкнув по кнопке «Stop measurement».

13. Ручку регулировки тока поверните в крайнее левое положение, понизив ток до нуля.

14. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу

№	I, мA	B(0), мТл	N	L, м	R, м	I∙B(0), мА∙мТл	I2, мА2	, мА∙мТл	, мА2
1
2
…

15. Используя МНК (см. приложение А), рассчитайте величину магнитной постоянной по формуле

.

14. Постройте график зависимости .