Метод измерения и описание аппаратуры

Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла проводится на лабораторной установке, схема которой приведена на рис. 4. Датчик Холла расположен внутри соленоида и может перемещаться из центра соленоида к одному из его краев с помощью координатного механизма. Для создания тока через датчик Холла используется источник постоянного тока УНИП. Контроль силы тока через датчик осуществляется при помощи миллиамперметра М45М. В качестве источника питания соленоида используется выпрямитель ВС-42. Контроль силы тока через соленоид производится с помощью амперметра, установленного на передней панели выпрямителя. ЭДС Холла измеряется при помощи микровольтметра. В исследуемое магнитное поле помещают датчик Холла, устанавливают номинальное значение силы тока через датчик и измеряют ЭДС Холла, которая, согласно (9), пропорциональна индукции магнитного поля.

Рис. 4

Окончательный расчет величины индукции магнитного поля соленоида производится по формуле

. (12)

где

.

Для каждой лабораторной установки численные значения k и силы тока через датчик заданы.

Порядок выполнения работы

I. Проверка линейной зависимости магнитной индукции поля соленоида от величины силы тока, протекающего через него.

1. Установить датчик Холла в центр соленоида (x₀ = 0).

2. Включить в сеть источник питания датчика Холла и микровольтметр.

3. Установить величину силы тока через датчик Холла, указанную на установке, с помощью ручки «Установка тока датчика Холла» на источнике питания.

4. Включить источник питания соленоида и установить с помощью реостата силу тока 1,5 А. Измерить соответствующее значение ЭДС Холла. Такие же измерения произвести для значений силы тока соленоида 2А, 2, 5А, ЗА, 3, 5А. Полученные результаты занести в табл. 1.

5. Весь процесс измерений, указанный в п. 3, 4, повторить для случая, когда датчик находится на краю соленоида (x₀ = 75 мм).

6. Используя формулу (II), рассчитать значение магнитной

7. Построить график зависимости для случаевx₀ = 0 и x₀ =75 мм.

8. Рассчитать число витков  на единицу длины соленоида для случая x₀ = 0 и x₀ =75 мм, используя выражение (4). Результаты занести в табл. 1.

9. Рассчитать предельную относительную погрешность вычисления магнитной индукции, пользуясь формулой

,

где ,– абсолютные погрешности, даваемые приборами, считая, что =0,05.

Таблица 1

№	x0 = 0				x0 = 75 мм
п/п	Сила тока через соленоид , А	ЭДС Холла , В	Индукция В, Тл	, м-1	Сила тока через соленоид , А	ЭДС Холла , В	Индукция В, Тл	, м-1
1 2 3 4 5	1,5 2,0 2,5 3,0 3,5				1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Таблица 2

№ п/п	Координата x0 = 0	ЭДС Холла , В	Индукция В, Тл
1 2 3 4 5 ... 16	0 5 10 15 20 75

II. Изучение распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида.

1. Датчик Холла установить в центр соленоида (x₀ = 0).

2. Установить силу тока через соленоид = 2,5 А и измерить величину ЭДС Холла.

3. Перемещая датчик из центра соленоида к краю, производить замеры ЭДС Холла через каждые 5 мм. Полученные данные занести в табл. 2.

4. Построить график зависимости индукции магнитного поля соленоида от координаты В = f(х). На графике выделить участок соленоида, где неоднородность магнитного поля не превышает 10%.