Измерение с помощью индукционного датчика магнитного поля Н нижнего участка прямоугольной рамки, страница 2

где Н_о – амплитудное значение напряжённости.

Маленькая плоская катушка – индукционный датчик (ИД), содержащий N витков, помещается в точке P поля так, чтобы её центр совпал с этой точкой. По законам электромагнитной индукции в катушке возникает ЭДС:

,

где Ф – магнитный поток, пронизывающий каждый виток катушки.

Известно, что:

,

где m_о – магнитная постоянная; m - магнитная проницаемость среды, в которой создано магнитное поле, в нашем случае m=1, так как поле создано в воздухе; S – площадь измерительной катушки ИД.

Поэтому можно записать:

                                              (4)

Обозначив

                                                      (5)

получим

                                                      (6)

Равенство (5) показывает, что e_о пропорционально Н_о. Следовательно, измерив e_о, можно рассчитать значение Н_о в любой точке поля. Так как  (здесь e_эф – действующее значение ЭДС), то:

.                                                    (7)

Порядок выполнения эксперимента.

            Рамка ABCD закреплена вертикально и изучаемый участок AB параллелен плоскости стола (рис. 3). Векторы напряженности магнитного поля, создаваемого сторонами AD и BC, параллельны плоскости стола и индукционный датчик изменения потока этих векторов не фиксирует. Напряженностью магнитного поля, созданного током, текущим через участок  DC, можно пренебречь.

            Последовательность действий при измерении следующая:

1.  Включить ламповый вольтметр и подождать несколько минут, пока он прогреется.

На лабораторном столе перпендикулярно к нижнему участку рамки AB нанесена шкала расстояний. Индукционный датчик ИД поместить плоской стороной к поверхности стола на расстоянии x от рамки (по шкале расстояний). Оценить максимальную ошибку Dx. Отодвигая датчик от рамки, через каждые 2 см измерить величину напряжения E_эф.

2.  Чтобы измерить напряжение E_эф поставьте переключатель диапазонов вольтметра в положение 300 mВ. Вся шкала в этом случае соответствует 300 mВ. Снять измерения по нижней шкале прибора. Погрешность этого измерения DE определить по общему правилу оценки погрешностей электрических измерений. Класс точности определить по частоте переменного тока. По мере необходимости, при уменьшении E_эф, изменить пределы измерения вольтметра.

3.  Результаты измерений оформить в виде таблицы 1.

Таблица 1.