3 семестр / lab2_Bochkarev
.docМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИШПР |
(наименование отделения / школы) |
Нефтегазовое дело |
(направление / специальность) |
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЁННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ |
(номер / название лабораторной работы) |
Вариант: |
5 |
(номер вашего варианта) |
|
Дисциплина: |
Физика |
|
(наименование дисциплины) |
Студент: |
О-2Б12 |
Бочкарев В.Д. |
22.12.2022 |
|
(номер группы) |
(фамилия, инициалы) |
(дата сдачи) |
Руководитель: |
Доцент |
Макиенко А.В. |
|
|
(должность, уч. степень, звание) |
(фамилия, инициалы) |
|
Томск – |
2022 |
(город, год) |
|
Краткое теоретическое содержание работы
Соленоид – это ... |
Система витков, образованных при намотке провода на цилиндрический каркас. |
Магнитная индукция – это ... |
векторная физическая величина, являющаяся характеристикой его действия на движущиеся заряженные частицы и на обладающие магнитным моментом тела. |
Напряжённость магнитного поля H определяет ... |
Тот вклад в магнитную индукцию В, который дают внешние источники поля |
Метод измерения магнитной индукции внутри соленоида: |
Пропуская через соленоид ток, измеряют ЭДС индукции в кольцевой катушке, которая перемещается внутри соленоида вдоль его оси. По величине ЭДС для разных точек на оси соленоида вычисляют индукцию магнитного поля в этих точках. |
Электрическая схема установки
Обозначения: |
|
A – |
Амперметр |
L – |
Соленоид |
S – |
Направление перемещения катушки со специальной шкалой |
K – |
Ключ |
R – |
Переменное сопротивление |
b – |
Измерительная катушка |
Расчетные формулы
1. Индукция магнитного поля: |
|
B = |
E/SN |
где |
|
E – |
ЭДС |
S – |
Сечение катушки |
N – |
Число витков катушки |
2. Напряжённость магнитного поля: |
|
H = |
B/0 |
где |
|
μ0 – |
Магнитная постоянная 410-7 Гн/м |
Результаты измерений и вычислений
Таблица 1
|
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
I (A) |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
E (В)·10–3 |
0,0942 |
0,141 |
0,189 |
0,234 |
0,283 |
0,329 |
0,376 |
B (Тл)·10–3 |
0,167 |
0,249 |
0,335 |
0,415 |
0,5 |
0,581 |
0,665 |
|
132,96 |
198,25 |
266,72 |
330,41 |
398,09 |
462,58 |
529,46 |
Таблица 2
I = |
3,5 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
x (см) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
E (В)·10–3 |
0,3286 |
0,3285 |
0,3284 |
0,3282 |
0,3279 |
0,3275 |
0,3269 |
0,326 |
0,3247 |
0,3224 |
0,3184 |
0,3103 |
0,2913 |
B (Тл)·10–3 |
0,5814 |
0,5812 |
0,581 |
0,5807 |
0,5802 |
0,5794 |
0,5784 |
0,5768 |
0,5745 |
0,5704 |
0,5633 |
0,549 |
0,5154 |
|
462,9 |
462,7 |
462,6 |
462,3 |
461,9 |
461,3 |
460,5 |
459,2 |
457,4 |
454,1 |
448,5 |
437,1 |
410,4 |
|
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
x (см) |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
E (В)·10–3 |
0,2414 |
0,1413 |
0,0609 |
0,0281 |
0,0153 |
0,0093 |
0,0062 |
0,0044 |
0,0033 |
0,0025 |
0,002 |
0,0016 |
0,0013 |
B (Тл)·10–3 |
0,4271 |
0,25 |
0,1078 |
0,0497 |
0,0271 |
0,0165 |
0,011 |
0,0078 |
0,0058 |
0,0044 |
0,0035 |
0,0028 |
0,0023 |
|
340 |
199 |
85,8 |
39,6 |
21,6 |
13,1 |
8,8 |
6,2 |
4,6 |
3,5 |
2,8 |
2,2 |
1,8 |
Обработка результатов измерений
1. Графические зависимости
B
= f(I) (по данным
таблицы 1)
|
B = f(x) (по данным таблицы 2)
|
2. Расчёт B по закону Био-Савара-Лапласа в точках на оси соленоида при определённом значении тока
В центре соленоида: B = |
0IN(cos2-cos1)/2L= =0,000001256*3,5*177*2/2*0,295=0,00264*10-3 (Тл) |
На конце соленоида: B = |
0IN(cos2-cos1)/2L= =0,000001256*3,5*177*1/2*0,295=0,00132*10-3 (Тл) |
3. Сравнение экспериментальных значений B и H с расчётными при одинаковых значениях токов
Расчетные значения получились ниже измеренных, связанно это с несовершенством измерительных приборов и установки в целом. Также при расчете было допущение, что разность косинусов будет максимальной, округления постоянных величин было выполнено с точностью до сотых. Тем не менее значения что экспериментальных, что расчетных находятся рядом. |
4. Оценка погрешности измерений по классам точности приборов
ΔI = кл.т.·10–2·Iн = |
Клт*0,05А |
ΔE = кл.т.·10–2·Uн = |
Клт*0,05 мВ |
Выводы
Произвели измерения в собранной установке, которые позволили косвенным методом получить экспериментальные значения индукции. Сравнили с расчетными значениями, которые оказались похожими, но не учитывают реальные потери величин в эксперименте, а также округления при снятии показаний с приборов и округлении результатов. |