Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы (техническое задание).

3. Теоретические сведения о методе и способе измерения.

4. Схема установки со спецификацией.

5. Таблица результатов измерения и расчетов.

6. Графическое представление результатов измерений.

7. Оценка погрешностей.

Техника безопасности

1. В работе используется напряжение постоянного тока величи­ной 5В.

2. Нельзя начинать проведение измерений без проверки преподавателем цепей подключения макета к внешнему источнику питания.

3. Не применяйте силу при повороте тангенс - гальванометра и элементов управления.

Вопросы для допускного контроля

1. Вектор напряженности магнитного поля тока в центре пло­ской катушки направлен...

а) по касательной к виткам;

б) перпендикулярно плоскости витков;

в) под углом, зависящим от положения катушки в земном магнитном поле.

2. По принципу суперпозиции общая напряженность ...

а) ; ; .

3. Миллиамперметр на 200 мА имеет класс точности 2.0. Абсо­лютная погрешность измерения силы тока прибором равна...

а) 2 мА; б) 4 мА; в) 1 мА.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте и запишите закон Био – Савара - Лапласа. Как определить направление ?

2. Как связаны напряженность магнитного поля и вектор магнитной индукции? Каков физический смысл каждой из этих характеристик.

3. Сформулируйте и запишите принцип суперпозиции магнитных полей.

4. Рассчитайте с помощью закона Био – Савара - Лапласа магнитную индукцию в центре кругового тока.

5. Почему используемый в данной работе прибор называют тан­генс - гальванометр? Сколько витков должна бы содержать его катушка, чтобы можно было регистрировать ток силой 10 мА?

6. Покажите, что погрешность измерения самая меньшая при угле отклонения стрелки на 45°. Как можно бы понизить погреш­ность отсчета угла?

7. Почему в тангенс - гальванометре катушка широкая, а маг­нитная стрелка небольшая? Как повлияет изменение их размеров на свойства прибора?

8. Какую доверительную вероятность можно назначить в дан­ной работе при ширине доверительного интервала 0,5 А/м?

Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида

Цель работы: исследовать зависимость индуктивности замкнуто­го соленоида от числа витков в его обмотке.

Теория метода

Соленоид представляет собой катушку, состоящую из витков проводника равномерно распределенных на цилиндрическом каркасе, имеющий немагнитный или ферро­магнитный сердечник. При пропускании тока по обмотке внутри соленоида образуется магнитное поле. Соленоид называют катуш­кой индуктивности. Индуктивность L, измеряемая в СИ в Гн (Генри), является коэффициентом прямо пропорциональ­ной зависимости между идущим по обмотке током I и полным магнитным потоком , который называют также потокосцеплением (магнитных силовых линий с витками катушки). Полный магнитный поток, пронизывающий площади всех витков катуш­ки:

.

Индуктивность соленоида L зависит от формы и размеров каркаса, числа витков N в обмотке и способа распределения витков на каркасе, а также от наличия ферромагнитного сердечника.

В идеализированных слу­чаях индуктивность можно рассчитать теоретически. В замкну­том (рис.1) или бесконечно длинном соленоиде практически вся магнитная энергия сконцентрирована внутри катушки.

Индукция B магнит­ного поля в идеальном соленоиде, рассчитывается из закона пол­ного тока по формуле:

,

где I - сила тока в обмотке; N — число витков в обмотке, l — длина соленоида по его осевой линии; Г/м - магнитная постоянная; - относи­тельная магнитная проницаемость сердечника, безразмерная ве­личина.

Для немагнитного сердечника она равна единице, а для ферромагнитного - значительно больше единицы, зависит от величины силы тока и следовательно, от напряженности магнит­ного поля . Величину потокосцепления можно выразить как магнитный поток через один виток умно­женный на число витков соленоида N: , где S - площадь одного витка. Тогда получим выражение для индуктивности соленоида:

, откуда .

Индуктивность L зависит от квадрата числа витков и объема соленоида V = Sl. Единица индуктивности вводится в СИ с помощью соотношения , откуда 1 Гн = 1 Вб/1 А.

Индуктивность входит в ряд формул электромагнетизма. Например, ЭДС самоиндукции:

;

индуктивное сопротивление соле­ноида переменному току:

;

формула Томсона для периода элек­тромагнитных колебаний в контуре:

;

энергия магнитного поля в соленоиде: .