Указания по технике безопасности
1. Приборы питаются от сети 220 В. Включение в сеть приборов должно производиться только в присутствии лаборанта или преподавателя.
2. Все корпусные клеммы приборов должны быть надежно заземлены, для чего должен применяться провод без изоляции
3. Напряжение сети 220 В измерять вольтметром нельзя. При измерении переменного напряжения можно измерять только напряжения тех источников, один полюс которых заземлен.
4. Запрещается работать в помещении одному.
Задание 1. Определение индукции магнитного поля в средней точке на оси соленоида на основе закона Био-Савара-Лапласа и с помощью датчика Холла.
1. Установите с помощью источника питания в соленоиде силу тока Iс = 0,3 А; 0,4 А; 0,5 А; 0,6 А. Для каждого значения Ic определите теоретическое значение индукции В01 по формулам (6) и (1). Число витков на единицу длины соленоида n = 16900 вит/м. Данные занесите в табл.1. Для заполнения таблицы определите также ЭДС датчика Холла Δφ по показаниям вольтметра. Определите индукцию В02 по формуле (8), считая, что для данного датчика известна постоянная Холла rХ = 4,8·10-5м3/Кл, толщина датчика h=1,2 мкм, ток питания датчика Iд = 0.1 А. Значение индукции В02 будем называть экспериментальным.
2. По
данным табл. 1 постройте совмещенные на
одном чертеже графики
,
.
Таблица 1
|
№ измерения |
Ток соленоида Ic, А |
Индукция В01, Тл |
ЭДС датчика Холла Δφ, В |
Индукция В02, Тл |
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Зависимость индукции магнитного поля от координаты z (z – координата на оси соленоида, отсчитываемая от средней точки).
1. Установите силу тока в катушке соленоида Iс = 0,5 А.
2. Перемещая шток с датчиком Холла вдоль оси соленоида с интервалом Δz = 20 мм вдоль, измерьте ЭДС Холла. Данные занесите в табл. 2.
Таблица 2
|
Ток соленоида Ic |
Положение датчика z, мм |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
110 |
|
0,5 А |
ЭДС Холла, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитная индукция, В, Тл |
|
|
|
|
|
|
| |
|
0,75 А |
ЭДС Холла, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитная индукция, В, Тл |
|
|
|
|
|
|
|
3. По формуле (8) вычислите магнитную индукцию В для каждого фиксированного положения датчика, принимая, как и ранее, rХ = 4,8·10-5м3/Кл, h=1,2 мкм, Iд = 0.1 А. Данные занести в табл. 2.
4. Повторите измерения и расчеты по пп. 2-3 для нового значения Iс = 0,75 А.
5. Постройте на одном чертеже два графика (для Iс = 0,5 А и 0,75 А) зависимости В/В0=f(z), где В0 – значение индукции в центральной точке на оси соленоида.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа. Пользуясь этим законом, дайте вывод формулы для напряженности магнитного поля на оси кругового витка с током.
2. Дайте вывод формулы для напряженности магнитного поля на оси соленоида (на расстоянии z от средней точки на оси).
3. В чем состоит эффект Холла?
4. Какова физическая природа эффекта Холла?
5. Нарисуйте схему измерения напряженности магнитного поля в центре соленоида.
6. Нарисуйте схему измерения зависимости индукции магнитного поля от координаты на оси соленоида с применением датчика Холла.