Лабораторные / (№2-14)

11

Тесла. Для регистрации тока устройство «Датчик на 6 А» 4 соединяется с аналоговым входом «Analog In 2/S2» измерительного блока «Cobra 3» 3. Исследуемая катушка 1

подключается к универсальному источнику питания УИП 5 и датчику тока на 6 A 4

согласно рис. 14.8.

Положение датчика Холла 2 вдоль оси соленоида 1 регистрируется с помощью

датчика перемещения 6. Для точного прохождения датчика Холла 2 через середину соленоида подбирают высоту с помощью штатива 7.

Перед началом проведения измерений необходимо заполнить таблицу 14.1.

Таблица 14.1. Технические данные приборов.

Порядок выполнения работы.

При выполнении работы необходимо строго соблюдать правила техники безопасности и охраны труда, установленные на рабочем месте студента в лаборатории.

1.Получите у лаборанта катушки соответствующие вашему индивидуальному заданию.

2.Соберите установку, как показано на рис 14.8, используя одну из полученных катушек.

3.Включите установку и компьютер. Запустите программу «Measure» для проведения измерений и нажмите кнопку «Новое измерение».

4.Сделайте установки программы по рис.14.9 для индивидуальных заданий 2 и 3 и по рис.14.10 для заданий 1 и 4, а затем нажмите кнопку «Далее».

12

Рис. 14.9. Установки программы для индивидуальных заданий 2 и 3.

Рис.14.10. Установки программы для индивидуальных заданий 1 и 4.

5.Используя источник питания в качестве источника постоянного тока, установите напряжение 10 В. Источник питания работает в режиме постоянного тока, если над регулятором тока горит красный светодиод. Не меняйте значение силы тока во время эксперимента. Внимание! Перед тем как разомкнуть цепь в конце опыта (и

поменять катушку) обязательно уменьшите напряжение до нуля.

6.Для индивидуальных заданий 2 и 3. Проведите исследование зависимости величины магнитной индукции вдоль оси катушки с током от длины катушки и числа витков:

6.1.Установите силу тока равную согласно вашему индивидуальному заданию.

Нажмите кнопку «Начать измерение» и передвигайте датчик Холла вдоль оси катушки с током до упора. Затем, не вынимая датчик, нажмите кнопу «Закончить измерение». На экране появится график зависимости величины магнитной индукции от длины катушки. Нажмите кнопку «Таблица данных» (расположена рядом с иконкой принтера) и перепишите данные в свою рабочую тетрадь.

6.2.Аналогично проведите измерения для других катушек. Результаты представьте в виде графиков значения магнитной индукции вдоль оси катушек. Все графики нужно расположить на одной координатной плоскости.

7.Для индивидуальных заданий 1 и 4. Проведите исследование зависимости величины магнитной индукции от величины тока в катушке:

7.1.Установите силу тока 200 мА и введите датчик Холла в центр катушки.

13

7.2.Увеличивайте ток в катушке до значения 1200 мА с шагом 100 мА. Фиксируйте каждое значение индукции нажатием кнопки «Сохранить значение». По окончании измерений нажмите кнопку «Закрыть» и выставьте ток на 0. На экране появится график зависимости величины магнитной индукции от величины тока.

7.3.Нажмите кнопку «Таблица данных» (расположена рядом с иконкой принтера) и

перепишите данные в свою рабочую тетрадь.

Обработка результатов эксперимента

1.Постройте графики зависимости величины магнитной индукции от длины катушки на одной координатной плоскости.

2.По формуле (14.14) рассчитайте значение магнитной индукции для каждой катушки и отметьте эти значения на графике.

3.Для магнитного поля соленоида определите протяженность области однородности,

в которой индукция меняется не более чем на 10% от максимальной величины.

4.Постройте график согласно вашему индивидуальному заданию.

5.Оцените погрешность определения В, используя данные таблицы 14.1.

Библиографический список

а) основной:

1.Савельев И. В. Курс физики. Т.2. М.: Наука. 1989. – 464 с.

2.Батурин Б.Н. Правила электробезопасности при выполнении лабораторных работ.

Учебное пособие. М.: МИСиС. 1995. – 38 с.

б) дополнительный:

3.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 3. М.: Наука. 1983. – 687 с.

4.Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука 1985. – 575 с.

Контрольные вопросы

1.Что является источником магнитного поля?

2.Как формулируется закон Био-Савара-Лапласа?

3.Какие величины и параметры определяют величину магнитной индукции на оси кольцевого тока?

4.Какие величины и параметры определяют величину магнитной индукции на оси катушки с током?

5.Какой вид имеют картины силовых линий напряженности магнитных полей прямолинейного проводника, кольцеобразного проводника и соленоида?

14

Индивидуальные задания

Задание 1

1.Провести измерение зависимости магнитного поля в катушке с количеством витков N =300 и d =33 мм от величины тока.

2.Построить график зависимости максимальной величины магнитного поля от тока в соленоиде и определить магнитную постоянную по тангенсу угла наклона. Результат сравнить с табличным значением.

Задание 2

1.Провести измерение магнитного поля в катушках с длиной l =19 мм при токе

1,2 А.

2.Построить график зависимости максимальной величины магнитного поля от количества витков и определить магнитную постоянную по тангенсу угла наклона. Результат сравнить с табличным значением.

Задание 3

1.Провести измерение магнитного поля в катушках с диаметром D =41 мм при токе 1,2 А.

2.Построить график зависимости максимальной величины магнитного поля от количества витков на единицу длинны (N/L) и определить магнитную постоянную по тангенсу угла наклона. Результат сравнить с табличным значением.

Задание 4

1.Провести измерение зависимости магнитного поля в катушке с количеством витков N =150 от величины тока.

2.Построить график зависимости максимальной величины магнитного поля от тока в соленоиде и определить магнитную постоянную по тангенсу угла наклона. Результат сравнить с табличным значением.