Оптика 3 семак / Грязнова / ЛБ-4 1Б92 Кшинин И
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Инженерная школа
неразрушающего контроля и безопасности
12.03.01 «Приборостроение»
Лабораторная работы № 4
Э-16 ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
по дисциплине:
Физика
Исполнитель:
|
|
||||
студент группы |
1Б92 |
|
ФИО |
|
02.11.2020 |
|
|
|
Кшинин Иван Бахтиёрович |
|
|
Руководитель:
|
ФИО |
||||
преподаватель |
Доцент |
|
Грязнова Елена Николаевна |
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск – 2020
Краткое теоретическое содержание работы
Индукция магнитного поля:
Векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, его действия на заряженные частицы в данной точке пространства.
Метод измерения индукции магнитного поля заключается в:
Индукционный метод, по существу, заключается в измерении ЭДС, индуктированной исследуемым переменным магнитным потоком в измерительной обмотке с известным числом витков
СХЕМА УСТАНОВКИ
Обозначения:
1 — Прямоугольный контур
2 — Круговой контур
3 —Часть контура
4 —Гнезда
5 — Штепсельная вилка
А — Амперметр
V — Вольтметр
Тр — Трансформатор
РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ
1. При измерениях:
E — Максимальное значение ЭДС
N — Количество витков
S — Площадь витка (Не диаметр!)
ω — Циклическая частота переменного тока
2. Для вычисления значений индукции магнитного поля в прямоугольном контуре и от отрезка прямого тока применяется формула:
μ0 — Магнитная постоянная
I — Ток
φ1 — Предел измерений угла
φ2 — Предел измерений угла
a — Угол между векторами dl и r
3. Для вычисления значений индукции магнитного поля в центре кругового контура применяется формула:
μ0 — Магнитная постоянная
I — Ток
R — Радиус R=r
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Формула для расчета В: (вычисления Mathcad), за N приняты витки измерительной катушки и S взята площадь витка измерительной катушки.
Для прямоугольного контура
I (A) = 3.5А, n=25
Таблица 1
r1 (см) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
9 |
10 |
11 |
12 |
ε (В) |
10,7 |
20,7 |
53,3 |
108,1 |
67,3 |
56,8 |
51,7 |
49,1 |
47,8 |
47,1 |
46.9 |
B (Тл) |
0.313 |
0.606 |
1.56 |
3.164 |
1.97 |
1.663 |
1.513 |
1.437 |
1.399 |
1.379 |
1.373 |
Таблица 2
r2 (см) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
ε (В) |
17 |
29,6 |
67,1 |
112,7 |
65,2 |
52,9 |
B (Тл) |
0,498 |
0.866 |
1.964 |
3.299 |
1.909 |
1.549 |
Для кругового контура
I (A) = 3.6 A, n=22
Таблица 3
r (см) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
9 |
10 |
ε (В) |
5.7 |
9.8 |
19.8 |
50.5 |
104.1 |
66.5 |
54.3 |
49.3 |
48.8 |
B (Тл) |
0.167 |
0.287 |
0.58 |
1.478 |
3.047 |
1.947 |
1.589 |
1.443 |
1.428 |
Для плоского контура
I (A) = 4 A, n=14
Таблица 4
r (см) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
ε (В) |
4,3 |
6,3 |
9,3 |
13,8 |
22,8 |
48,1 |
B (Тл) |
0.126 |
0.184 |
0.272 |
0.404 |
0.667 |
1.408 |
Обработка результатов
Графические зависимости
B = f(r1) (по данным таблицы 1)
B = f(r2) (по данным таблицы 2)
Обработка результатов
B = f(r) (по данным таблицы 3)
B = f(r) (по данным таблицы 4)
Обработка результатов
Оцените погрешность измерений в зависимости от класса точности приборов:
Для нахождения погрешности амперметра:
Для нахождения погрешности вольтметра:
Сравните экспериментальные данные с расчётными:
Прямоугольный контур |
|
Экспериментальное значение B в центре контура |
Расчётное значение B в центре контура |
|
|
Круговой контур |
|
Экспериментальное значение B в центре контура |
Расчётное значение B в центре контура |
|
все значения выведены из-под степени |
Отрезок прямого тока |
||
Расстояние от катушки до проводника (см) |
Экспериментальное значение B |
Расчётное значение B |
1 |
0.126 |
0.135 |
2 |
0.184 |
0.193 |
3 |
0.272 |
0.285 |
4 |
0.404 |
0.411 |
5 |
0.667 |
0.672 |
6 |
1.408 |
1.437 |
Вывод:
В ходе лабораторной работы было исследовано распределение магнитного поля в круговом и прямом токе.
Были выведены зависимости В (тл) от расстояния и построены графики зависимости.
Выведена погрешность приборов измерения.
При сравнении экспериментальных данных с расчетами была выявлена разница между ними. При этом использовались заданные формулы и итоговое значение тока по формуле .
Все формулы и расчеты были проведены в MathCad.