Информатика
Проектирование
Геометрия
Алгебра
Курсовой
Графика
Электротехника
Задачи

Сопромат

Лабораторные
Методика
Физика
Чертежи
Энергетика
Математика
Реактор

Магнитное поле кругового тока. Основываясь на законе Био-Савара-Лапласа, найдем индукцию и напряженность магнитного поля в центре 0 витка радиусом R, по которому течет ток I (рис.5). Выделим элемент проводника длиной >. Согласно закону Био-Савара-Лапласа магнитная индукция  поля, создаваемого элементом  в точке 0, будет равна 

.

В рассматриваемом случае радиус-вектор > перпендикулярен к элементу тока  и по абсолютной величине равен радиусу витка R, т.е. 

 

 и  поэтому 

  (5)

Все векторы > магнитных полей, создаваемых в точке 0 различными участками  кругового витка с током направлены перпендикулярно к плоскости чертежа "от нас". Следовательно, вектор индукции суммарного поля , создаваемого всеми элементами вятка, будет направлен так же. Для нахождения численного значения вектора  нужно просуммировать значения  (5) по всей длине проводника, т.е. взять интеграл 

 

Зная, что напряженность магнитного поля связана с индукцией соотно­шением 

найдем напряженность магнитного поля в центре кругового тока

Если вместо одного витка с током взять N витков достаточно большого радиуса, то напряженность будет в раз больше, т.е. 

.

Экспериментальная часть

Описание установки. Тангенс-гальванометр представляет собой катушку. состоящую из N витков проводника, намотанного на узкое кольцо немагнитного материала радиусом R . Катушка укреплена треножной подставке, ней же крепится вращающийся столик с градусной шкалой и магнитной стрелкой. Шкала стрелка находятся под стеклянным колпаком, чтобы устранить влияние воздушных течений магнитную стрелку. Стеклянный колпак в процессе работа не снимать! 

Порядок выполнения работы: I. Собирают электрическую цепь по схеме (рис. 6), где к клеммам I и 2 переключателя П подключены последовательно соединенные: миллиамперметр на 150 мА, источник постоянного тока Е , потенциометр R. К 5 6 присоединен тангенс-гальванометр. Переключатель позволяет изменить направление тока, текущего через тангенс-гальванометр, не изменяя при этом направления в миллиамперметре.

2. При разомкнутой цепи (ручка переключателя П при этой должна быть в вертикальном положении) поворачивают тангенс-гальванометр вместе с подставкой так, чтобы плоскость витков тангенс-гальванометра стала параллельна магнитной стрелке. Затем поворотом столика до­биваются совпадения концов стрелки нулевыми делениями шкалы.

3. Переключатель П замыкают на клеммы 5 и 6 потенциометром R устанавливают значение силы тока 30 мА , магнитная стрелка при этом отклоняется. После того, как перестанет колебаться, фиксируют величину угла поворота >.

4. Изменяют направление тока на противоположное. Для этого пе­реключатель П ставят в положение 3-4 при том же значении силы тока. Вновь определяют угол отклонения стрелки >.

Примечание. Надо следить за тем, чтобы показание миллиамперметра при изменении направления тока оставалось неизменным. Находят

среднее значение угла >.

5. Оставив переключатель П в положении 3-4, увеличивают силу тока на 15 мА и измеряют угол отклонения стрелки >, затем переводят переключатель в положение 5-6 и измеряют угол . Измерения (пп.3,4,5) повторяют при других значениях тока. указанных в таблице результатов измерений.

Таблица результатов измерений

6. Вычисляют Н0 для всех значений токов по формуле 

  А/м

где для данной установки N =45 витков, R = 0.18 м.

7. Вычисляют относительную ошибку измерений по формуле 

где >- теоретическое значение напряженности. =0,2 эрстед (I эрстед = 79,6 А/м). 

По окончании измерений источник тока отсоединить!

Контрольные вопросы

1. Элементы земного магнетизма.

2. Закон Био-Савара-Лапласа.

3. Вывод формулы для вычисления напряженности магнитного поля в центре кругового тока.

4. Описать установку и объяснить методику определения горизон­тальной составляющей магнитного поля Земли.

Список литературы

1. Д е т л а ф А. А... Яворский Б.М. 10грс физики, т.2. М.: Высшая школа, 1977.

2. С а в е л ь И. В. Курс общей физики, т.2. М: Наука. 1978.

3. К о р т н е в А. В. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965.

4. М а й с о в Н. Практикум по курсу общей физики. М.:

Ознакомление с одним из методов определения отношения заряда электрона к его массе, основанном на законах движения электрона в электрическом и магнитном полях. Удельным зарядом частицы называется отношение заряда к массе этой частицы. Удельный заряд можно определить, исследуя движение частицы в электрическом и магнитном полях. Такие исследования проводились в конце XIX века английским ученым Дж.Дж. Томсоном и привели к открытию электрона.

Курс электрических цепей