Окно списка сохраненных значений: в любой момент времени все текущие параметры измерения могут быть сохранены в списке для последующего просмотра, анализа , обработки и печати.

Где:

• C(х) – положение датчиков Холла (в миллиметрах) относительно начала катушки соленоида (увеличение – справа налево);

• d(y) – положение датчиков Холла (в миллиметрах) по вертикали относительно оси катушки соленоида;

• W – количество витков той части катушки соленоида, которая подключена в данный момент;

• L(l) – длина той части катушки соленоида, которая подключена в данный момент;

• I – ток (в амперах), протекающий через катушку соленоида;

• U(x,y) – напряжения (в милливольтах), снимаемые с горизонтального и вертикального датчиков Холласоответственно.

Витки соленоида, по которому в данный момент протекает ток I, подкрашиваются красным цветом. Точки, в которых производятся измерения соответствующих параметров, отображены на условном изображении окна измерений. Единицы измерений приведены в заголовках столбцов вместе с самими параметрами. Контрастным цветом на рисунке выделена строка, соответствующая измерению, которое в данный момент анализируется. Выбор анализируемой строки осуществляется путем подведения курсора и нажатием левой кнопки "мыши" на нужной строке таблицы. Добавление строки в список можно осуществить только при наличии исправной аппаратуры. Удаление анализируемой строки из списка можно осуществить в любое время.

Окно измерений:

Область отображения измеренных значений представлена на рисунке в виде условного графического изображения установки.

Все параметры измерений, их названия, местоположение датчиков и единицы измерения очевидны из рисунка.

Панель инструментов:

Вся работа с программой ФПЭ-04М осуществляется с помощью панели инструментов, находящейся в нижней части окна программы, нажатием левой кнопки "мыши" в области соответствующей пиктограммы. При движении курсора "мыши" внутри областей пиктограмм появляется короткая подсказка о выполняемом действии.

Калибровка.

Обязательным условием правильной работы программы является калибровка датчика перемещения. Цель ее – привести в соответствие сигнал от датчика перемещения штока, на котором находятся датчики Холла, к правильным значениям расстояния от начала соленоида. Как минимум, эта процедура один раз выполняется в начале работыи состоит в следующем:

• необходимо выключатель "Сеть" перевести в положение "Вкл.", а выключатель "Ток" – в "Выкл.";

• Исходное положение штока – задвинут в соленоид до упора. Вам будет предложено выдвинуть шток до упора. Сделайте это и нажмите "ОК" в появившемся диалоговом окне;

• плавно, без рывков и резких движений задвиньте шток до упора. После этого шага условное изображение датчиков Холла в окне измеренийбудет находиться в крайнем правом положении.

. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Все перемещения штока должны выполняться плавно без рывков. Категорически запрещается оставлять подпружиненный шток без удержания для самостоятельного возврата в исходное положение, а тем более резко толкать его, задвигая внутрь соленоида. Это может нарушить работу датчика перемещения штока.

Методика измерения.

Для экспериментального исследования напряженности магнитного поля на оси соленоида в настоящей работе используется метод, основанный на эффекте Холла. Для определения горизонтальной составляющей магнитного поля (силовые линии направлены вдоль оси соленоида) используется датчик Холла типа SS49, расположенный на торце специального штока, вставленного в соленоид, вертикально.

Для определения вертикальной составляющей поля используется датчик Холла повышенной чувствительности типа SS94a1f. Для измерения положения датчика внутри соленоида на боковой грани штока нанесена миллиметровая шкала, а также используется специальный датчик положения. При отсутствии магнитного поля оба датчика имеют значительную постоянную составляющую выходного сигнала. Для снижения этой составляющей используется компенсация с использованием мостовой схемы выхода.

Состав аппаратного и программного обеспечения позволяют изучать структуру магнитного поля соленоида при различных значениях напряженности магнитного поля в двух координатах Х и Y, а также проводить указанные исследования для соленоидов различной длины. Для проведения работы могут быть использованы пять соленоидов, имеющих следующие геометрические размеры и намоточные данные:

• L₁ W = 45 вит.; D внутр. = 50 мм; l₁ длина = 10 мм.

• L₂ W = 70 вит.; D внутр. = 50 мм; l₂ длина = 15 мм.

• L₃ W = 147 вит.; D внутр. = 50 мм; l₃ длина = 23 мм.

• L₄ W = 305 вит.; D внутр. = 50 мм; l₄ длина = 46 мм.

• L₅ W = 490 вит.; D внутр. = 50 мм; l₅ длина = 76 мм.

Выбор заданного соленоида осуществляется с помощью переключателя, расположенного на передней панели модуля ФПЭ-04м.

Порядок выполнения работы.

Задание 1. Исследование зависимости индукции магнитного поля от координаты С(х), отсчитываемой от начала катушки соленоида, В_х = f(C) и B_y=f(C).

1.Включите переключатель «Ток» на передней панели модуля. Выберите с помощью переключателя соленоид максимальной длины L5. Установите величину тока в катушке соленоида по указанию преподавателя.

2.Переместите шток в крайнее левое положение до упора и запишите в протокол результаты, щелкнув левой клавишей мыши по иконке «Внести в список». Далее, перемещая шток вправо с интервалом 1см, записывайте данные в протокол эксперимента. 3.После выхода датчика за пределы соленоида продолжайте запись протокола до прекращения существенных изменений Ux и Uy.

4.Выполнить пункты 1.2.3. последовательно для соленоидов L4, L3, L2, L1.

5.Сохранить протокол эксперимента в памяти компьютера на любом доступном носителе (FDD, HDD,CD) в файле с произвольным названием и расширением .e04 или распечатайте данные на принтере. Данные будут доступны всегда для анализа, обработки или продолжения эксперимента.

6.С учетом различной чувствительности датчиков Холла для горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля, определите значения индукций в сохра- ненных данных ( Вх = Ux/0,8 Gauss; By=Uy/25 Gauss).

7.Построить графики зависимости Вх=f(C) и By=f(C).

8.Проанализировать характер изменения структуры магнитного поля в зависимости от соотношения l/D.

N n/n	C(x) mm	D(y) Mm	W Витков	L(l) mm	I A	Ux mB	Uy mB	Bx Гс	Ву Гс

Контрольные вопросы.

1.Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа. Пользуясь этим законом, дайте вывод формулы для индукции магнитного поля на оси кругового витка с током.

2.Сформулируйте теорему о циркуляции вектора В по контуру L. Пользуясь этой теоремой, дайте вывод формулы для индукции магнитного поля бесконечного соленоида.

3.Пользуясь принципом суперпозиции, дайте вывод формулы для индукции магнитного поля бесконечного соленоида.

4.Нарисуйте схему для измерения зависимости В=f(C).