Описание экспериментальной установки

Для экспериментального исследования магнитного поля на оси катушек и соленоида в данной работе имеется специальный миниблок «Тесламетр» (рис. 6). Миниблок имеет зонд, который вводится внутрь катушек. Вдоль зонда нанесены риски через 1 мм. На конце зонда закреплен датчик, работа которого основана на эффекте Холла. Усиление сигнала с датчика производится при помощи усилителя, встроенного в миниблок «Тесламетр». На корпусе миниблока имеется ручка «Установка нуля». Для подготовки к работе миниблока необходимо установить его на указанное место наборного поля (рис. 6), подключить к выходу вольтметр (мультиметр с пределом измерения 2В), включить блок генератора напряжений, расположить зонд вертикально, и поворачивая ручку «Установка нуля» добиться как можно меньшего значения напряжения на выходе (обычно меньше 20 мВ).

Индукция магнитного поля, измеренного «Тесламетром» будет определяться по формуле

, (8)

здесь напряжение на выходе миниблока.

Порядок выполнения эксперимента

Задание 1 Измерение магнитной индукции в различных точках на оси кольцевой катушки.

1. Установите миниблоки «Кольцевые катушки» и «Тесламетр» на наборную панель, как показано на рис. 7. Подведите к катушке питание от регулируемого источника постоянного напряжения 0…15 В через амперметр (как показано на рисунке 7).

2. Подключите к выходу миниблока «Тесламетр» вольтметр (предел измерения 2 В).

3. Используйте правый мультиметр в качестве вольтметра, левый мультиметр в качестве амперметра (предел измерения 2 А).

4. Разомкните цепь питания катушки (выньте из гнезда наборной панели штырёк провода от амперметра) и включите блок генераторов.

5. При выключенном питании катушки установите как можно точнее нулевое показание вольтметра ручкой установки нуля.

6. Включите питание и установите максимально допустимый ток регулятором напряжения источника. Запишите показания амперметра в таблицу. При меньшем токе погрешность измерения магнитной индукции возрастает из-за слишком слабого магнитного поля.

7. Перемещая зонд с датчиком Холла вдоль оси катушки с шагом 5 мм, запишите координаты и соответствующие им значения напряжения в таблицу 1. Значение магнитной индукции В [мTл] = 10U [B].

8. По формуле (5) рассчитайте теоретическое значение индукции магнитного поля .

9. На одном графике постройте зависимости и для рассмотренного случая.

Таблица 1

А
х, мм	-20	-15	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
U, B
, мТл
, мТл

Задание 2 Измерение магнитной индукции в различных точках на оси двух катушек, смещённых относительно друг друга при их согласном включении.

1. Включите две кольцевых катушки, так чтобы они создавали поле одного направления (как показано на рисунке 8).

2. Установите расстояние между катушками 30 мм.

3. Разомкните цепь питания катушек (выньте из гнезда наборной панели штырёк провода от амперметра) и включите блок генераторов.

4. При выключенном питании катушек установите как можно точнее нулевое показание вольтметра ручкой установки нуля.

5. Включите питание и установите максимально допустимый ток регулятором напряжения источника. Запишите показания амперметра в таблицу.

6. Перемещая зонд с датчиком Холла вдоль оси катушек с шагом 5 мм, запишите координаты и соответствующие им значения напряжения в табл. 2.

7. Проведите аналогичные измерения, установив расстояния между катушками 20 мм и 10 мм.

Таблица 2

	А
30 мм	х, мм	-20	-15	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
	U, B
	B, мТл
20 мм	х, мм	-20	-15	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
	U, B
	B, мТл
10 мм	х, мм	-20	-15	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
	U, B
	B, мТл

8. Постройте три графика зависимостей для рассмотренных случаев.

Задание 3 Измерение магнитной индукции в различных точках на оси соленоида.

1. Установите исследуемый соленоид на наборную панель, как показано на рис. 9, и подведите к нему питание от регулируемого источника постоянного напряжения 0…15В через амперметр.

2. Установите на наборную панель миниблок для измерения магнитной индукции («Тесламетр»).

3. Разомкните цепь питания катушки (выньте из гнезда наборной панели штырёк провода от амперметра) и включите блок генераторов.

4. При выключенном питании катушки установите как можно точнее нулевое показание вольтметра ручкой установки нуля.

5. Включите питание катушки и установите максимально допустимый ток регулятором напряжения источника. Запишите показания амперметра в таблицу.

6. Перемещая зонд с датчиком Холла вдоль оси соленоида с шагом 5 мм, запишите координаты и соответствующие им значения напряжения в табл. 3.

Таблица 3

А
х, мм	-20	-15	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
U, B
B, мТл

7. Постройте график изменения для рассмотренного случая.