Обработка результатов эксперимента
Таблица 1. Зависимость магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния до центра катушки.
z |
см |
-8 |
-7 |
-6 |
-5 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
Bэксп |
мТл |
-0,05 |
-0,05 |
-0,04 |
-0,02 |
0,01 |
0,07 |
0,1 |
0,22 |
0,37 |
Bтеор |
мТл |
0,017 |
0,024 |
0,036 |
0,056 |
0,094 |
0,165 |
0,299 |
0,503 |
0,629 |
z |
см |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Bэксп |
мТл |
0,39 |
0,28 |
0,13 |
0,08 |
0,05 |
0 |
-0,01 |
-0,03 |
Bтеор |
мТл |
0,503 |
0,299 |
0,165 |
0,094 |
0,056 |
0,036 |
0,024 |
0,017 |
Пример расчета магнитной индукции, создаваемой короткой катушкой с током по формуле (10) для одного измерения:
Исходные данные:
z
= -8, R = 2,5см,
N = 5, I
= 5A,
,
Таблица 2. Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней
I |
A |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5,0 |
Bэксп |
мТл |
0 |
0,06 |
0,12 |
0,16 |
0,21 |
0,26 |
0,3 |
0,35 |
0,38 |
0,41 |
0,45 |
Bтеор |
мТл |
0 |
0,06 |
0,12 |
0,18 |
0,24 |
0,30 |
0,36 |
0,42 |
0,48 |
0,54 |
0,60 |
Пример расчета магнитной индукции в центре магнитной катушки по формуле (10) для одного измерения:
Исходные данные:
z = 0, R = 2,5см, N = 5, I = 0,5A, ,
Расчет напряженности магнитного поля в центре катушки при силе тока в ней 5 А с использованием формулы (10).
Исходные данные:
z = 0, R = 2,5см, N = 5, I = 5A, ,
Таблица 3. Зависимость магнитной индукции на оси соленоида от расстояния до его центра.
z |
см |
-10 |
-9 |
-8 |
-7 |
-6 |
-5 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
Bэксп |
мТл |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
0,08 |
0,04 |
0,01 |
0,05 |
0,08 |
0,07 |
0,05 |
0 |
Bтеор |
мТл |
0,08 |
0,11 |
0,15 |
0,22 |
0,34 |
0,58 |
1,07 |
2,07 |
3,70 |
6,49 |
9,34 |
z |
см |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Bэксп |
мТл |
-0,16 |
-0,61 |
-1,55 |
-2,15 |
-2,33 |
-2,42 |
-2,45 |
-2,49 |
-2,5 |
-2,51 |
Bтеор |
мТл |
6,49 |
3,70 |
2,07 |
1,07 |
0,58 |
0,34 |
0,22 |
0,15 |
0,11 |
0,08 |
Пример расчета магнитной индукции соленоида
Исходные данные:
N = 75, I = 5A, , , R = 13мм, z = -10
Таблица 4. Зависимость магнитной индукции в центре соленоида от силы тока в нем.
I |
A |
0 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
Bэксп |
мТл |
0 |
0,26 |
0,54 |
0,78 |
1,02 |
1,25 |
1,43 |
1,69 |
1,91 |
2,19 |
2,39 |
Bтеор |
мТл |
0,00 |
0,25 |
0,50 |
0,74 |
0,99 |
1,24 |
1,49 |
1,74 |
1,98 |
2,23 |
2,48 |
L |
мГн |
0,00 |
0,52 |
2,15 |
4,66 |
8,12 |
12,44 |
17,07 |
23,54 |
30,41 |
39,22 |
47,56 |
Пример расчета магнитной индукции соленоида по формуле (12) для одного измерения:
Исходные данные:
N = 75, I = 0,5A, , , l = 19см
Расчет напряженности магнитного поля в центре соленоида при силе тока в нем 5 А.
Исходные данные:
z = 0, R = 1,3см, I = 5A, ,
Расчет индуктивности соленоида L. На примере одного измерения.
Исходные данные:
N = 75, В = 1,74мТл, d = 25мм, I = 3,5A
,
Таблица 5. Зависимость магнитной индукции, создаваемой прямолинейным проводником, от силы тока в нем.
I |
A |
0 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
Bэксп |
мТл |
0 |
0,03 |
0,05 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,1 |
0,11 |
0,11 |
0,12 |
0,12 |
Bтеор |
мТл |
0 |
0,03 |
0,05 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
0,11 |
0,11 |
0,12 |
0,12 |
r0 |
мм |
0 |
3,3 |
4,0 |
4,3 |
5,0 |
5,6 |
6,0 |
6,4 |
7,3 |
7,5 |
8,3 |
Пример расчета кратчайшего расстояния ro от датчика до проводника с током на основании формулы (5) для одного измерения:
Исходные данные:
I = 0,5A, , , B=0,03мТл
,
rср
= 5 мм
Таблица 6. Параметры исследуемых образцов.
Nк |
R |
Nc |
d |
l |
L |
5 |
2,5 см |
75 |
26 мм |
19 см |
24 мГн |
Nк – число витков короткой катушки, R – её радиус; Nс – число витков соленоида, l – его длина, L – его индуктивность (указано на соленоиде), d – его диаметр.
Погрешности косвенных измерений:
Вывод: В ходе проделанной работы были определены экспериментальные и теоретические значения магнитной индукции короткой катушки, соленоида и прямолинейного проводника. Отклонения экспериментального результата от теоретического достаточно малы, следовательно, закон Био-Савара-Лапласа экспериментально подтверждается.