II. Упражнение № 2. Магнитное поле соленоида.

1. На схеме рис.10.1 L1 – один соленоид на стойке, L2 – эталонный датчик вдоль оси соленоида, R₀=1 Ом. Перемещая датчик вдоль оси соленоида, убедится в том, что внутри соленоида поле практически однородно, а вблизи концов уменьшается.

2. Ручкой «частота» довести частоту генератора до  = 400 Гц.

3. Установить размах напряжения на датчике тока U₁=0.3 мВ и измерить размах напряжения на эталонном датчике U₂ внутри соленоида.

4. Рассчитать индукцию магнитного поля длинного соленоида по формуле:

(***)

где l = 120 мм – длина соленоида, N = 425 – число витков соленоида.

5. Результаты оформить в виде:

Датчик в соленоиде:  = ______Гц, U₁ =_____ мВ, U₂ = _____ мВ.

Расчетное значение согласно (***): B_m =______ мТл.

Экспериментальное значение согласно (*): B_m =______ мТл.

6. Сравнить полученные результаты, сделав вывод.

III. Упражнение №3. Катушки Гельмгольца.

Катушки Гельмгольца представляют собой две соосные катушки, разнесенные на расстояние, равное их радиусу. Они создают почти однородное магнитное поле именно в такой области, сравнимой по размерам с радиусом катушек.

1. Установить на длинном рельсе две катушки с расстоянием 50 – 60 мм между метками их рейтеров, соединив их последовательно.

2. Ручкой «частота» довести частоту генератора до  = 80 Гц

3. Используя ту же электрическую схему (в качестве L1 – катушки Гельмгольца, L2 – эталонный датчик, R₀=1 Ом – датчик тока), установив размах напряжения на датчике тока U₁=0,2 мВ, измерить эталонным датчиком распределение поля U₂ вдоль оси катушек с шагом 10 мм, записав результаты в предложенную таблицу 10.2.

П р и м е ч а н и е: первая координата датчика х должна быть такой, чтобы расстояние между эталонным датчиком и первой катушкой было не менее 50 мм.

4. Вычислить экспериментальное и расчётное значение магнитной индукции по формулам () и () соответственно. (Число витков в каждой катушке N=400)

5. Результаты оформить в виде:

Координаты катушек: х₁= мм, х₂= мм.

 = Гц, R₀ = Ом. U₁ = мВ.

Таблица 10.2

Координата датчика, х, мм
U2, мВ
,мТл
,мТл

6. Сравнив значения магнитной индукции, охарактеризовать магнитное поле внутри катушек и за их пределами.

7. Ответить на следующие контрольные вопросы:

• Чем создаётся и как обнаруживается магнитное поле?

• Магнитное поле. Основные характеристики магнитного поля?

• Как направлен вектор индукции магнитного поля?

• Закон Био–Савара–Лапласа и его применение к расчёту магнитного поля тока?

• Величина индукции магнитного поля (физический смысл индукции магнитного поля), единица её измерения в системе Си?

• Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции.

• Сущность предложенного метода исследования магнитного поля? (Вывод формулы.)