- •Исследование влияния магнитного поля на проводник с током
- •1.1. Вектор магнитной индукции
- •1.2.Закон био-савара-лапласа
- •1.3. Магнитное поле прямолинейного проводника с током
- •1.4. Магнитное взаимодействие постоянных токов. Закон ампера
- •2.Описание лабораторной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы
- •5. Содержание отчета
- •7. Список литературы
- •8. Приложение
4. Контрольные вопросы
1. Что такое магнитное поле? Как оно себя проявляет?
2. Как ведет себя рамка с током в магнитном поле?
3. Как определить вектор магнитной индукции? Что он характеризует?
4. В чем состоит закон Био-Савара-Лапласа и как на его основе вычислить магнитное поле прямолинейного проводника с током?
5. Расскажите, что Вам известно о силе Ампера.
6. Рассчитайте силу взаимодействия двух прямых постоянных токов.
7. Как определить силу, действующую на плоский контур с током в неоднородном магнитном поле?
8. Как ведет себя проводник с током в однородном магнитном поле?
9. Расскажите о лабораторной установке.
10. Как влияет краевой эффект на результаты эксперимента? Как его учесть?
11. Какова зависимость силы Ампера от величины зазора и силы тока?
12. В чем состоит методика эксперимента?
13. Как доказать, что сила Ампера перпендикулярна проводнику с током?
5. Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать название работы, ее цель, краткие теоретические сведения, рисунок лабораторной установки, рисунки проводника в магнитном поле с указанием всех действующих на него сил, сводку расчетных формул, результаты эксперимента и обработки его результатов, табл. 3.1 и 3.2, графики зависимости Fa=f(I) и Fa=f(а), обработку результатов методом НК, выводы по работе.
7. Список литературы
1. Иродов, И.Е. Электромагнетизм. : Учебное пособие /И.Е. Иродов.- М: Физматлит, 2001.- 430с.
2. Савельев, И.В. Курс общей физики .В 3-х т. [Текст] : Учебное пособие / И. В. Савельев. – Изд.5-е,стереотип. – СПб.: Изд-во “Лань”, 2006. - Т.2. Электричество и магнетизм. Оптика. – 496с.
8. Приложение
В экспериментах часто требуется построить график зависимости полученной в работе физической величина Y от измеренной физической величины х, аппроксимируя Y(x) линейной функцией , гдеk, b – постоянные. Графиком такой зависимости является прямая, а угловой коэффициент k часто сам является основной целью эксперимента. Естественно, что k в этом случае представляет собой также физический параметр, который должен быть определен с присущей данному эксперименту точностью. Одним из методов решения данной задачи является метод парных точек. Однако следует иметь в виду, что метод парных точек применим при наличии большого числа точек n ~ 10, кроме того, он является достаточно трудоемким. Более простым и при его аккуратном исполнении, не уступающим в точности методу парных точек, является следующий графический метод определения :
1) По экспериментальным точкам, нанесенным с погрешностями, проводится прямая с использованием метода наименьших квадратов (МНК). Основополагающей идеей аппроксимации по МНК является минимизация суммарного среднеквадратичного отклонения экспериментальных точек от искомой прямой
.
При этом коэффициенты определяются из условий минимизации:
Здесь - экспериментально измеренные значения,n – число экспериментальных точек. В результате решения данной системы имеем выражения для расчета коэффициентов по экспериментально измеренным значениям:
2) После вычисления коэффициентов проводится искомая прямая. Затем выбирается экспериментальная точка, имеющая наибольшее, с учетом ее погрешности, отклонение от графика в вертикальном направлении Ymax как указано на рис П.1. Тогда относительная погрешность k/k, обусловленная неточностью значений Y, , гдеизмерительный интервал значенийY от max до min. При этом в обеих частях равенства стоят безразмерные величины, поэтому Ymax и можно одновременно вычислять в мм по графику или одновременно брать с учетом размерностиY.
3) Аналогично вычисляется относительная погрешность , обусловленная погрешностью при определениих.
.
4) . Если одна из погрешностей, например,, или величинах имеет очень малые погрешности х, незаметные на графике, то можно считать k= ky.
5) Абсолютная погрешность k=k.k. В результате .