Определение индукции магнитного поля в центре соленоида на его оси. Измерение периода колебаний магнитной стрелки

Цель: Определить индукции магнитного поля в центре соленоида на его оси и установить пропорциональность индукции от силы тока.

Оборудование: амперметр, катушка, магнитная стрелка, реостат, секундомер, источник переменного питания, соединительные провода.

Описание работы:

Определение индукции производится путем измерения периода колебаний магнитной стрелки, расположенной на оси соленоида. Размеры стрелки должны быть во много раз меньше длинны соленоида. На магнитную стрелку, помещенную в магнитное поле действует механический вращательный момент, устанавливающий ее по направлению поля: , где  – магнитный момент стрелки,  – индукция магнитного поля. Если стрелку отклонить на небольшой угол α от положения равновесия, то она будет совершать гармоническое колебание. Уравнение движения в этом случае имеет вид:

где t – момент инерции магнитной стрелки. Период колебаний равен

Отсюда получим или , где , где  , где  – индукция поля соленоида,  – индукция поля Земли,  – результирующая магнитная индукция. При измерении магнитных полей необходимо учитывать магнитное поле Земли. Чтобы исключить влияние магнитных полей Земли, производим измерения периода колебаний магнитной стрелки для двух направлений поля соленоида, совпадающего с направлением магнитного поля и противоположного ему. В первом случае , во втором: . Решая эти уравнения совместно, имеем:

С – случайная величина, ее возьмем равной 2 и сократим в вычислениях.

Ход работы:

Соберем электрическую цепь для выполнения измерений:

Составим таблицу, в которую будем заносить все измерения:

Из таблицы высчитываем магнитную индукцию:

Построим график зависимости магнитной индукции соленоида от силы тока:

Вывод: В результате измерений, мы изучили зависимость магнитной индукции соленоида от силы тока. Заметили, что при увеличении силы тока магнитная индукция усиливалась, а затем ослабевала.