Сравнение экспериментально полученной зависимости напряженности магнитного поля на оси короткой катушки от расстояния вдоль оси с теоретической

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Отчёт по лабораторной работе.

По дисциплине:                           Общая и техническая физика.                                                                                 

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема:           Измерение напряженности магнитного поля на оси короткой катушки.

Выполнил: студент  гр. ЭП-05     ______________         /Егорова Ю.В./

                                                                                                     ^{(подпись)                                  (Ф.И.О.)}  

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:                                     ____________         /Чернобай В.И./

                                                                                                    ^{(подпись)                                     (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2006 год                                 

1. Цель работы .

Необходимо сравнить экспериментально полученную зависимость напряженности магнитного поля на оси короткой катушки от расстояния вдоль оси H=f(z) с теоретической; определить погрешности выполненных измерений.

 2.Схема установки.

L₁ - катушка, на оси которой определяется напряженность магнитного поля;

I₁ , I₂ – ток;

P₁ – тумблер;

P₂– переключатель;

R₁, R₂ – сопротивление;

L₂ – маленькая измерительная катушка, сод.-ся в микровеберметре;

K – кнопка.

3.1.Основные физические явления, лежащие в основе, процессы.

Основным явлением, лежащим в основе работы, является процесс изменения магнитного потока кругового тока в пространстве. Магнитный поток будет изменяться вследствие явления изменения во времени тока.

3.2.Основные физические величины, понятия и их определения.

Магнитная индукция (В) - векторная величина, которая по направлению совпадает с силой, действующей на северный конец магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля.

Напряженностью магнитного поля (H)  в любой среде называется векторная величина, равная отношению магнитной индукции к произведению магнитной постоянной () на относительную магнитную проницаемость среды().

Магнитный поток – произведение модуля магнитной индукции  на площадь контура и на косинус угла между направлением поля и нормалью к поверхности конура.

3.3.Основные фундаментальные законы.

Закон Био-Савара-Лапласа.

Элемент проводника  с током Iсоздает в некоторой точке А индукцию поля

,

где - радиус-вектор, проведенный из элемента dlпроводника в точку А.

Вектор  перпендикулярен и и направлен по касательной к линии магнитной индукции. Направление  определяется по правилу правого винта: направление вращения головки винта дает направление , если поступательное движение винта соответствует направлению тока в элементе.

Проводник, по которому протекает электрический ток, создает магнитное поле, которое характеризуется вектором напряженности H (рис.1). Напряженность магнитного поля подчиняется принципу суперпозиции

согласно закону Био-Савара-Лапласа,

,

где I – сила тока в проводнике, dl - вектор, имеющий длину элементарного отрезка проводника и направленный по направлению тока,   r- радиус вектор, соединяющий элемент с рассматриваемой точкой .

3.4.Теоретически ожидаемые результаты.

Можно предположить, что самый высокий показатель напряженности магнитного поля будет тогда, когда измерительная катушка будет максимально приближенна к катушке L₁. Напряженность будет уменьшаться  по мере удаления  от источника. Напряженность магнитного поля экспериментальная вычисляется по формуле, , где (по Т. Пифагора).

4.Основные расчетные формулы.

1). Среднее значение магнитного потока в данной точке оси.

,

2). Средняя напряженность магнитного поля в данной точке оси.

, ,

где S – площадь одного витка датчика;

m₀ – магнитная постоянная,

 m - магнитная проницаемость, m=1; n - число витков в датчике, n=170 витков.

3).  Напряженность магнитного поля в данной точке оси.

, ,

где R - радиус катушки L₁,R =0,08 м;

 N - число витков катушки L₁, N=800,

 z – расстояние от плоскости катушки.

5.Формулы погрешностей.

1). Погрешность магнитного потока.

, .

2). Абсолютная погрешность напряженности магнитного поля.

, .

6. Таблица .