Исследование распределения магнитного поля образованного прямым и круговым токами
Индукция магнитного поля как векторная физическая величина, силовая характеристика магнитного поля, его действия на заряженные частицы. Расчет значений индукции магнитного поля в различных точках внутри и за пределами прямоугольного и кругового контуров.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.08.2022 |
| Размер файла | 227,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Томский политехнический университет
Отделение естественных наук
Отчет по лабораторной работе В-Э02
Исследование распределения магнитного поля образованного прямым и круговым токами
Потехина Евгения Михайловича
Введение
Цель работы: определение значений индукции магнитного поля в различных точках внутри и за пределами прямоугольного и кругового контуров, по которым протекает ток, а также значений индукции магнитного поля, образованного отрезком прямого тока.
Приборы и принадлежности: амперметр, милливольтметр, лабораторная установка с установленными на ней контурами.
Краткое теоретическое содержание работы
Индукция магнитного поля - векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, а именно характеристикой его действия на движущиеся заряженные частицы и на обладающие магнитным моментом тела.
Метод измерения индукции магнитного поля заключается в том, что изменяющееся со временем магнитное поле порождает вихревое электрическое поле, под действием которого в витках катушки возникает индуцированный ток. Измеряя с помощью вольтметра значение ЭДС, индуцируемую в катушке. определяем значение магнитной индукции исследуемого магнитного поля в том месте, где находится измерительная катушка.
Схема установки
Обозначения:
1 - прямоугольный контур
2 - круглый контур
3 - отрезок контура
4 - гнездо
5 - штепсельная вилка
А - амперметр
V - вольтметр
Тр - трансформатор
Расчетные формулы
1. При измерениях
где
ЭДС индукции магнитного поля, N - количество витков в катушке,
площадь сечения катушки, циклическая частота переменного тока
2. Для вычисления значений индукции магнитного поля в прямоугольном контуре и от отрезка прямого тока применяется формула:
где Гн/м - магнитная постоянная, I - сила тока в отрезке или контуре, n - количество витков в отрезке или контуре, cos - угол между расстоянием от точки в которой измеряется магнитное поле и началом отрезка (контура), r - расстояние от точки в которой измеряется магнитное поле и серединой отрезка (контура).
3. Для вычисления значений индукции магнитного поля в центре кругового контура применяется формула:
где
где Гн/м - магнитная постоянная, I - сила тока в круговом контуре, n - количество витков в круговом контуре, R - радиус кругового контура.
Результаты измерений
1. Для прямоугольного контура
Таблица №1
I (А) |
r1 (см) |
0 |
1 |
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
11 |
12 |
|
|
(мВ) |
50,5 |
53 |
50,2 |
49,6 |
53,3 |
56,9 |
68,4 |
109 |
61,1 |
21,9 |
9,8 |
||
|
В (мТл) |
1,0453 |
1,097 |
1,039 |
1,027 |
1,103 |
1,178 |
1,416 |
2,256 |
1,265 |
0,453 |
0,203 |
Таблица №2
I (А) |
r2 (см) |
0 |
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
7 |
|
|
(мВ) |
50,5 |
53,7 |
63,5 |
107,4 |
63,7 |
26,4 |
16,1 |
||
|
В (мТл) |
1,04528809 |
1,112 |
1,314 |
2,223 |
1,319 |
0,546 |
0,333 |
2. Для кругового контура
Таблица №3
I (А) |
r (см) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
(мВ) |
49,6 |
51,4 |
56,4 |
68,7 |
112 |
49,3 |
18,5 |
8,7 |
5 |
||
|
В (мТл) |
1,026659193 |
1,064 |
1,167 |
1,422 |
2,318 |
1,02 |
0,383 |
0,18 |
0,103 |
3. Для отрезка прямого тока
Таблица №4
I (А) |
r (см) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
(мВ) |
51,8 |
21,6 |
9,1 |
7,9 |
7,6 |
5 |
||
|
В (мТл) |
1,072196496 |
0,447 |
0,188 |
0,164 |
0,157 |
0,103 |
Обработка результатов
1. Построить графические зависимости:
а) (по данным таблицы №1);
c) (по данным таблицы №3).
d) (по данным таблицы №4).
2. Сравним экспериментальные данные с расчетными
|
Прямоугольный контур |
||
|
Экспериментальное значение |
Расчетное значение |
|
|
1,0453 мТл |
1,3968 мТл |
|
Круговой контур |
||
|
Экспериментальное значение |
Расчетное значение |
|
|
1, 0267 мТл |
1,496 мТл |
|
Отрезок прямого тока |
||
|
Экспериментальное значение |
Расчетное значение |
|
|
при r=1 см 1,0722 мТл |
при r=1 см 1,3892 мТл |
Выводы
магнитный силовой поле физический
В ходе выполнения данной лабораторной работы были определены практические значения индукции магнитного поля в различных точках внутри и за пределами прямоугольного и кругового контуров, по которым протекает ток, а также значения индукции магнитного поля, образованного отрезком прямого тока.
При сравнении полученных значений с теоретическими значениями в центре прямоугольного и кругового контуров и на расстоянии r=1 см от отрезка прямого тока получились сравнимые по величинам значения. А незначительное расхождение практических и теоретических значений объясняется потерями при преобразованиях энергий в контурах и отрезке, а также погрешностями самих измерений. Поэтому можно сделать вывод о достоверности полученных результатов измерений.
Контрольные вопросы
1. Как определяется направление магнитного поля, образованного током, протекающим по проводнику?
2. В чем заключается метод измерения магнитного поля на основе явлений электромагнитной индукции?
3. Чем объясняются различные значения индукции магнитного поля внутри прямоугольного и кругового контуров?
Ответы на вопросы
1. Для определения направления магнитных линий возле проводника с током существует правило буравчика (правило правого винта) - если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока.
2. Прямое измерение индукции магнитного поля при помощи витка с током основано на явлении электромагнитной индукции Фарадея. При изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС индукции. На основании измерений этой ЭДС можно измерить величину индукции магнитного поля.
3. Согласно закон Био-Савара магнитное поле подчиняется принципу суперпозиции:
Если магнитное поле создается несколькими проводниками с током, то индукция результирующего поля есть векторная сумма индукций полей, создаваемых каждым проводником в отдельности.
Поэтому внутри прямоугольного и кругового контуров (как совокупности малых проводников с током) векторные суммы индукций полей складываются по принципу суперпозиции, а снаружи при отдалении от контуров достаточно быстро убывают, как и у отрезка прямого тока.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
История открытия магнитного поля. Источники магнитного поля, понятие вектора магнитной индукции. Правило левой руки как метод определения направления силы Ампера. Межпланетное магнитное поле, магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на ток.
презентация [3,9 M], добавлен 22.04.2010Регулирование скорости тягового электродвигателя при изменении магнитного поля. Пересчет характеристик при изменении магнитного поля и смешанном возбуждении. Особенности магнитного потока при шунтировании сопротивления и изменением числа витков обмотки.
презентация [321,9 K], добавлен 14.08.2013Введение в магнитостатику, сила Лоренца. Взаимодействие токов. Физический смысл индукции магнитного поля и его графическое изображение. Сущность принципа суперпозиции. Примеры расчета магнитного поля прямого тока и равномерно движущегося заряда.
лекция [324,8 K], добавлен 24.09.2013Образование вращающегося магнитного поля. Подключение обмотки статора к цепи переменного трехфазного тока. Принцип действия асинхронного двигателя. Приведение параметров вторичной обмотки к первичной. Индукция магнитного поля. Частота вращения ротора.
презентация [455,0 K], добавлен 21.10.2013Анализ источников магнитного поля, основные методы его расчета. Связь основных величин, характеризующих магнитное поле. Интегральная и дифференциальная формы закона полного тока. Принцип непрерывности магнитного потока. Алгоритм расчёта поля катушки.
дипломная работа [168,7 K], добавлен 18.07.2012Сила Лоренца - сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле. Магнитные силовые линии; влияние индукции магнитного поля на силу Ампера. Применение силы Лоренца в электроприборах; Северное сияние как проявление ее действия.
презентация [625,3 K], добавлен 14.05.2012Понятие и основные свойства магнитного поля, изучение замкнутого контура с током в магнитном поле. Параметры и определение направления вектора и линий магнитной индукции. Биография и научная деятельность Андре Мари Ампера, открытие им силы Ампера.
контрольная работа [31,4 K], добавлен 05.01.2010Виды геометрической симметрии источников магнитного поля. Двойственность локальной идеализации токового источника. Опытное обнаружение безвихревого вида электромагнитной индукции. Магнито-термический эффект.
статья [57,7 K], добавлен 02.09.2007Расчет магнитной индукции поля. Определение отношения магнитного поля колебательного контура к энергии его электрического поля, частоты обращения электрона на второй орбите атома водорода, количества тепла при охлаждении газа при постоянном объёме.
контрольная работа [249,7 K], добавлен 16.01.2012Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Магнитные свойства веществ. Условия создания и проявление магнитного поля. Закон Ампера и единицы измерения магнитного поля.
презентация [293,1 K], добавлен 16.11.2011
