Исследование магнитного поля
Изучение магнитных полей токов различной конфигурации, силовых полей, созданных движущимися зарядами. Исследование принципа суперпозиции, рассмотрение системы, позволяющей создавать в пространстве однородные магнитные поля (катушек Гельмгольца).
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.05.2019 |
| Размер файла | 369,9 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/
Цель работы
Изучение магнитных полей токов различной конфигурации, изучение принципа суперпозиции, изучение системы, позволяющей создавать в пространстве однородные магнитные поля, (катушек Гельмгольца).
Явление, изучаемое в работе: Магнитное поле.
Основные определения
Магнитное поле - силовое поле, созданное движущимися зарядами (проводниками с током). Магнитная индукция - векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства.
Напряжение - это физическая величина, характеризующая электрическое поле и показывающая, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.
Сила тока -- физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего через некоторую поверхность за время, к величине этого промежутка времени.
Катушками Гельмгольца называется система, состоящая из двух одинаковых тонких катушек, расположенных соосно на расстоянии, равном их радиусу.
Законы и соотношения
Закон Био-Савара-Лапласа - каждый элемент проводника с током создает магнитное поле, вектор индукции которого в некоторой произвольной точке определяется по формуле:
- элемент проводника, сонаправленный с током;
- радиус вектор, проведенные от токового элемента в точку, в которой определяется магнитная индукция поля;
- магнитная постоянная (;
Схема установки
Основные расчетные формулы
Магнитная индукция на оси кругового тока для одной катушки:
- магнитная постоянная;
- сила тока, А;
- число витков;
z - расстояние от центра катушки, м;
- радиус катушки, м;
Магнитная индукция на оси кругового тока для двух катушек:
- расстояние между катушками, м;
- магнитная постоянная;
- сила тока, А;
- радиус катушки, м;
z - расстояние от центра катушки, м;
Погрешность прямых измерений:
Формулы погрешности косвенных измерений:
Исходные данные
Таблицы
Таблица 1. Зависимость магнитной индукции на оси короткой катушки от расстояния до центра катушки
|
z |
См |
-15 |
-12 |
-9 |
-6 |
-3 |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
|
|
Bэксп |
мТл |
0,56 |
0,67 |
0,79 |
0,89 |
0,95 |
0,96 |
0,9 |
0,8 |
0,67 |
0,56 |
0,45 |
|
|
Bтеор |
мТл |
0,50 |
0,61 |
0,73 |
0,85 |
0,94 |
0,97 |
0,94 |
0,85 |
0,73 |
0,61 |
0,50 |
Таблица 2. Зависимость магнитной индукции в центре короткой катушки от силы тока в ней
|
I |
A |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
|
|
Bэксп |
мТл |
0 |
0,06 |
0,16 |
0,27 |
0,36 |
0,45 |
0,55 |
0,66 |
0,75 |
0,85 |
0,96 |
|
|
Bтеор |
мТл |
0 |
0,07 |
0,14 |
0,21 |
0,28 |
0,35 |
0,42 |
0,48 |
0,55 |
0,62 |
0,69 |
Таблица 3. Значения индукции магнитного поля в мТл в пространстве между катушками Гельмгольца по оси z
|
z |
см |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
|
|
Bэксп |
мТл |
1,3 |
1,35 |
1,37 |
1,37 |
1,38 |
1,37 |
1,36 |
1,35 |
1,34 |
1,31 |
1,3 |
|
|
Bтеор |
мТл |
1,31 |
1,35 |
1,37 |
1,38 |
1,38 |
1,38 |
1,38 |
1,38 |
1,37 |
1,35 |
1,31 |
Таблица 4. Зависимость магнитной индукции в центре между катушками Гельмгольца от силы тока в них.
|
I |
A |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
|
|
Bэксп |
мТл |
0 |
0,1 |
0,24 |
0,38 |
0,52 |
0,66 |
0,8 |
0,95 |
1,09 |
1,24 |
1,37 |
|
|
Bтеор |
мТл |
0 |
0,14 |
0,28 |
0,42 |
0,55 |
0,69 |
0,83 |
0,97 |
1,11 |
1,25 |
1,38 |
Пример вычислений
Вычисления для таблицы 1
Вычисления для таблицы 2
Вычисления для таблицы 3
Вычисления для таблицы 4
0,037338
0,036331
= 0,065588
= 0,062281
Графики
магнитное поле суперпозиция
Сравнительный анализ
1)В= 0,75 ± 0,02 мТл
(0,74-0,75)/0,74*100% ? 0,17%
2)В= 0,35 ± 0,02 мТл
(0,46-0,35)/0,46*100% ? 24,93%
3)В= 1,36 ± 0,06 мТл
(1,35-1,36)/1,35*100% ? 1,21%
4)В= 0,69 ± 0,04 мТл
(0,67-0,69)/0,67*100% ? 3,57%
Заключение
В ходе данной лабораторной работы были измерены магнитные поля токов различной конфигурации. По данным графика можно увидеть, что теоретические и экспериментальные значения магнитной индукции, в большинстве, приблизительно равны, что говорит о достоверности методики проведения опыта.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристики магнитного поля и явлений, происходящих в нем. Взаимодействие токов, поле прямого тока и круговой ток. Суперпозиция магнитных полей. Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля. Действие магнитных полей на движущиеся токи и заряды.
курсовая работа [840,5 K], добавлен 12.02.2014Теоретическое исследование электростатического поля как поля, созданного неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами. Экспериментальные расчеты характеристик полей, построение их изображений и описание опытной установки.
лабораторная работа [97,4 K], добавлен 18.09.2011Магнитные поля и химический состав звёзд (гелиевых, Si- и Am–звёзд, SrCrEu-звёзд). Магнитные поля звёзд-гигантов, "белых карликов" и нейтронных звёзд. Положения теории реликтового происхождения поля и теории динамо-механизма генерации магнитного поля.
курсовая работа [465,3 K], добавлен 05.04.2016Исследование особенностей деформации микрокапель прямых и обратных эмульсий в магнитных и электрических полях. Изучение указанных явлений с помощью экспериментальной установки (катушек Гельмгольца), создавая переменные и постоянные магнитные поля.
лабораторная работа [1,0 M], добавлен 26.08.2009Исследование сущности магнитного поля, которое создаётся движущимися электрическими зарядами. Особенности магнитных линий - очертаний, образовавшиеся под воздействием магнитных сил. Признаки магнитной индукции - величины характеризующей магнитное поле.
презентация [786,7 K], добавлен 13.06.2010Определение наличия и направления магнитного поля метки. Создание постоянного магнитного поля, компенсирующего действие постоянных внешних магнитных полей. Принципиальная схема зарядно-разрядного узла устройства. Определение разряда накопительной емкости.
лабораторная работа [1,2 M], добавлен 18.06.2015Геомагнитное поле земли. Причины возникновения магнитных аномалий. Направление вектора напряженности земли. Техногенные и антропогенные поля. Распределение магнитного поля вблизи воздушных ЛЭП. Влияние магнитных полей на растительный и животный мир.
курсовая работа [326,4 K], добавлен 19.09.2012Введение 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 24.09.2013Проявления магнитного поля, параметры, его характеризующие. Особенности ферромагнитных (магнитомягких и магнитотвердых) материалов. Законы Кирхгофа и Ома для магнитных цепей постоянного тока, принцип их расчета, их аналогия с электрическими цепями.
контрольная работа [122,4 K], добавлен 10.10.2010Процессы в электрических цепях с сосредоточенными параметрами. Четырехполюсники при переменных токах. Расчет электрических полей. Теорема Гаусса и ее применение. Расчет симметричных магнитных полей. Моделирование плоскопараллельного магнитного поля.
методичка [4,4 M], добавлен 16.10.2012
