36785
Исследование магнитных полей с помощью измерительной катушки
Лабораторная работа
Физика
Приборы и принадлежности: два коротких соленоида планшеты из оргстекла с отверстиями для фиксации измерительной катушки датчик магнитного поля измерительная катушка длинный соленоид блок питания переменного тока амперметр блок сопряжения компьютер. Теоретическая часть В лабораторной работе измерение и исследование переменных магнитных полей осуществляются с помощью датчика измерительной катушки. При помещении датчика в переменное магнитное поле в нем возникает ЭДС индукции величина которой определяется по формуле:...
Русский
2013-09-23
167 KB
14 чел.
Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Наименование факультета - ЕНМФ
Наименование выпускающей кафедры Кафедра общей физики
Наименование учебной дисциплины - Физика
Лабораторная работа № 2-15
Наименование работы Исследование магнитных полей
с помощью измерительной катушки
Исполнитель:
Студент, группы 13А62_(_______)Дырдин М. Г.
подпись
(_______)
дата
Руководитель, профессор (_______)Крючков Ю.Ю.
подпись
(_______)
дата
Томск 2007
Цель работы: ознакомление с одним из методов измерения и исследования магнитных полей.
Приборы и принадлежности: два коротких соленоида, планшеты из оргстекла с отверстиями для фиксации измерительной катушки, датчик магнитного поля - измерительная катушка, длинный соленоид, блок питания переменного тока, амперметр, блок сопряжения, компьютер.
Теоретическая часть
В лабораторной работе измерение и исследование переменных магнитных полей осуществляются с помощью датчика - измерительной катушки.
При помещении датчика в переменное магнитное поле в нем возникает ЭДС индукции, величина которой определяется по формуле:
(1)
где п - число витков измерительной катушки; S0 площадь поперечного сечения датчика; Ф - магнитный поток через датчик; В -модуль вектора индукции магнитного поля; α-угол между нормалью к поперечному сечению измерительной катушки и вектором В.
Так как короткие соленоиды питаются переменным током, их магнитное поле меняется по гармоническому закону
В = В0 cosωt,
где B0 - амплитудное значение модуля вектора индукции магнитного поля;
ω - угловая частота переменного тока, который создает поле.
Следовательно,
ε = В0 • S0n ωcosαsinωt (2)
Милливольтметр, используемый в работе, измеряет эффективное значение ЭДС:
(3)
Эффективное значение ЭДС будет максимальным, когда плоскость измерительной катушки составит угол 90 ° к направлению силовой линии магнитного поля, т.е.
(4)
Таким образом, с помощью указателя на измерительной катушке можно определить картину силовых линий магнитного поля.
Если известна количественная зависимость между эффективным значением ЭДС измерительной катушки εэфmax и эффективным значением модуля вектора магнитной индукции Вэф, то можно найти эффективное или амплитудное значение модуля вектора магнитной индукции в любой области исследуемого магнитного поля. Получение указанной количественной зависимости называется тарированием измерительной катушки.
Методика тарирования измерительной катушки
Тарирование проводят в магнитном поле, величина которого известна.
В данной лабораторной работе используют магнитное поле длинного соленоида. Эффективное значение магнитного поля на оси соленоида рассчитывается по формуле
(5)
где n0 - число витков на единице длины обмотки соленоида; Iэф - эффективное значение тока обмотки соленоида.
При проведении тарирования измерительную катушку помещают в центре длинного соленоида так, чтобы угол между направлением вектора индукции В и нормалью к поперечному сечению катушки был равен 0 °. Затем измеряют максимальную величину эффективного значения ЭДС измерительной катушки εэфmax как функцию переменного тока, питающего длинный соленоид. После этого по формуле (3) рассчитывают значения Bэф, соответствующие значениям Iэф. Строят тарировочный график зависимости εэф max =f(Bэф). График представляет собой прямую, выходящую из начала координат. Коэффициент наклона этой прямой к оси абсцисс (угловой коэффициент k) равен
(6)
Ход работы:
Были проведены измерения ε[мВ] и рассчитаны по формуле (7)
(7)
значения модуля магнитной индукции. Результаты измерений и расчетов представлены в таблицы 1.
Таблица 1
Результаты измерений ЭДС
Iэф,A |
εэф max, мВ |
,Тл |
К,В/Тл |
Примечание |
||
εув, мВ |
εум,мВ |
εср,мВ |
n0=830витков/м μ0=4π10-7Гн/м |
|||
0,5 |
60,2 |
60,3 |
60,25 |
5212,4 |
9,98 |
|
1 |
122,3 |
122,4 |
122,35 |
10424,8 |
||
1,5 |
186,1 |
186,2 |
186,15 |
15637,2 |
||
2 |
250,1 |
250,1 |
250,1 |
20849,6 |
По данным таблицы 1 был построен график зависимости эффективного значения ЭДС от эффективного значения модуля магнитной индукции, представленный на рис.1.
Для нахождения углового коэффициента К, выразим его из формулы метода наименьших квадратов:
Для этого найдем b по формуле:
=
К=
Затем по формуле (8):
К=1,025К (8)
определили значение реального углового коэффициента К=31,18.
Затем произвели ряд измерений ε[мВ] для точек, указанных в таблице 2. Рассчитали экспериментальные и теоретические значения модуля магнитной индукции. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты измерений ЭДС и расчетов амплитудной индукции
Местоположение точки |
ε,мВ |
Вэксп, мТл |
Втеор, мТл |
Примечание |
В центре на оси короткого соленоида |
184,7 |
74,02806 |
1,99 |
μ0=4π10-7Гн/м R=0,1м N=212витков I=1,5A |
В центре на расстоянии равном радиусу короткого соленоида |
61,5 |
24,6493 |
||
В центре на большом расстоянии от короткого соленоида |
5,3 |
2,124248 |
||
Вдоль линии, перпендикулярной оси короткого соленоида в девяти точках: |
||||
1 |
184,8 |
74,06814 |
||
2 |
189 |
75,7515 |
||
3 |
194,3 |
77,87575 |
||
4 |
207,1 |
83,00601 |
||
5 |
184,5 |
73,9479 |
||
6 |
188,5 |
75,5511 |
||
7 |
198,4 |
79,51904 |
||
8 |
207,7 |
83,24649 |
||
9 |
182,4 |
73,10621 |
||
Во всех точках, находящихся между двух коротких соленоидов: |
||||
1 |
181,8 |
72,86573 |
||
2 |
177,3 |
71,06212 |
||
3 |
176,3 |
70,66132 |
||
4 |
177,4 |
71,1022 |
||
5 |
180,9 |
72,50501 |
||
6 |
170,2 |
68,21643 |
||
7 |
168,1 |
67,37475 |
||
8 |
166,4 |
66,69339 |
||
9 |
167,7 |
67,21443 |
||
10 |
169,2 |
67,81563 |
||
11 |
157,7 |
63,20641 |
||
12 |
151,2 |
60,6012 |
||
13 |
154 |
61,72345 |
||
14 |
154,9 |
62,08417 |
||
15 |
138,3 |
55,43086 |
||
16 |
138,5 |
55,51102 |
||
17 |
136,8 |
54,82966 |
||
18 |
138,5 |
55,51102 |
||
19 |
139,7 |
55,99198 |
||
20 |
122,2 |
48,97796 |
||
21 |
122,9 |
49,25852 |
||
22 |
121,3 |
48,61723 |
||
23 |
123 |
49,2986 |
||
24 |
122,8 |
49,21844 |
||
25 |
105,5 |
42,28457 |
||
26 |
106,4 |
42,64529 |
||
27 |
104,7 |
41,96393 |
||
28 |
105,2 |
42,16433 |
||
29 |
104,6 |
41,92385 |
||
30 |
90 |
36,07214 |
||
31 |
91,9 |
36,83367 |
||
32 |
91,5 |
36,67335 |
||
33 |
91,3 |
36,59319 |
||
34 |
90,2 |
36,1523 |
||
35 |
76,7 |
30,74148 |
||
36 |
79 |
31,66333 |
||
37 |
77,7 |
31,14228 |
||
38 |
79,3 |
31,78357 |
||
39 |
77,4 |
31,02204 |
||
40 |
67 |
26,85371 |
||
41 |
67,5 |
27,05411 |
||
42 |
66,6 |
26,69339 |
||
43 |
66,8 |
26,77355 |
||
44 |
66,5 |
26,65331 |
||
45 |
54,9 |
22,00401 |
||
46 |
54,3 |
21,76353 |
||
47 |
56,9 |
22,80561 |
||
48 |
57 |
22,84569 |
||
49 |
56,7 |
22,72545 |
||
50 |
48,4 |
19,3988 |
||
51 |
48,1 |
19,27856 |
||
52 |
47,6 |
19,07816 |
||
53 |
48,1 |
19,27856 |
||
54 |
48,8 |
19,55912 |
||
55 |
41,5 |
16,63327 |
||
56 |
43 |
17,23447 |
||
57 |
42 |
16,83367 |
||
58 |
42,3 |
16,95391 |
||
59 |
41,2 |
16,51303 |
Вывод: В ходе работы были измерены значения ЭДС: в длинном соленоиде при различных значениях силы тока; в центре короткого соленоида и на различных расстояниях от него при постоянном значении силы тока I=1,5A; между двумя короткими соленоидами. Для полученных значений ЭДС рассчитали модуль магнитной индукции. Экспериментальные данные не совпали с теоретическими.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
64332. | АЕРОДИНАМІЧНА ОПТИМІЗАЦІЯ НАПРЯМНИХ РЕШІТОК ОСЬОВИХ ТУРБІН | 1.84 MB | |
Для досягнення зазначеної мети поставлені наступні задачі: розробити параметричні моделі решітки осьової турбіни які повинні мати високу гнучкість можливість контролю витрати робочого тіла при мінімальній кількості варійованих параметрів... | |||
64333. | ПІДВИЩЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ СТАЛЕЙ І ТВЕРДИХ СПЛАВІВ НАНЕСЕННЯМ БАГАТОШАРОВИХ КАРБІДНИХ ТА КАРБООКСИДНИХ ДИФУЗІЙНИХ ПОКРИТТІВ НА ОСНОВІ ТИТАНУ, ВАНАДІЮ І ХРОМУ | 1.45 MB | |
У сучасній промисловості при вирішенні проблеми підвищення експлуатаційних властивостей деталей машин штампів та інструменту великого значення набувають розроблення та впровадження нових технологічних процесів з нанесення захисних... | |||
64334. | УПРАВЛІННЯ ФІНАНСОВИМИ РЕСУРСАМИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ПІДПРИЄМСТВ | 244 KB | |
Поточна ситуація на життєво важливих для українських аграріїв ринках продукції, кредитів та інвестицій дає підстави стверджувати, що як би добре не було організованим фінансове управління в розрізі суб’єктів на мікрорівні... | |||
64335. | Кінетика та механізми мікрохвильового спікання матеріалів з різним типом поглинання енергії НВЧ | 7.15 MB | |
Серед цих переваг можливість створення унікальних мікроструктур та властивостей які неможливо отримати з застосуванням традиційних методів спікання велика продуктивність методу значне збереження енергії завдяки суттєвому... | |||
64336. | АГРОБІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ БАГАТОРІЧНИХ ЗЛАКОВИХ ТРАВ СТЕПОВОГО ЕКОТИПУ І ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРИЙОМІВ ЇХ ВИРОЩУВАННЯ У КРИМУ | 640.13 KB | |
Враховуючи біологічні особливості встановлено й удосконалено оптимальні параметри основних прийомів вирощування найбільш продуктивної для умов Криму культури стоколосу безостого: оптимальні строки сівби а також для кожного з них оптимальна глибина загортання насіння... | |||
64337. | НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПРИ РІЗНИХ ШВИДКОСТЯХ НАВАНТАЖЕННЯ В УМОВАХ НАГРІВАННЯ ДО +200 С | 394.5 KB | |
Для бетону в умовах підвищених температур істотним чинником є температурне старіння що проявляється в значній кількісній зміні характеристик механічних і реологічних властивостей при збільшенні тривалості навантаження і нагрівання. | |||
64338. | ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАТИВНИЙ ПРОСТІР ПОЛІТИКИ ЯК ПРЕДМЕТ ТЕОРЕТИКО-СОЦІОЛОГІЧНОЇ РЕФЛЕКСІЇ | 244.5 KB | |
Феномен інформаційно-комунікативного простору політики його структурнозмістовну неоднорідність не вдається ефективно вивчати в межах загальновизнаних політикофілософських і соціологічних теорій підходів і шкіл. | |||
64339. | ТЕХНОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГОЛОЗЕРНОГО ВІВСА ТА МЕТОДИ ЙОГО ЗБЕРІГАННЯ | 242.5 KB | |
Завдяки усуненню головного недоліку вівса плівчастого твердої плівки витрати на переробку вівса голозерного значно зменшилися а отже відповідно зріс і попит на нього у виробників. Свіжозібране зерно голозерного вівса з поля потрапляє на хлібоприймальні підприємства та заготівельні... | |||
64340. | ЕРГО-ДИЗАЙНЕРСЬКИЙ ПІДХІД ДО ФОРМУВАННЯ АРХІТЕКТУРНОГО СЕРЕДОВИЩА ЛІКУВАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ | 504.31 KB | |
Сучасні вимоги до лікувальних закладів в світовій практиці їх проектування і будівництва наскільки змінилися, що виникла необхідність в удосконаленні архітектурних принципів формування їх архітектурного середовища. | |||