Визначення індукції магнітного поля землі
Мета роботи . визначення індукції магнітного поля Землі.
Устаткування: котушки Гельмгольца, джерело струму, реостат, Тесламетр цифровий, датчик Холла, цифровий мультиметр, інклінатор - прилад, службовець для виміру величини нахилення сили земного магнетизму.
Експериментальна установка представлена на рис. 6.
Котушки Гельмгольца (1) з'єднані послідовно і підключені до генератора постійного струму (2) через реостат (3). Мультиметр (4) використовується в якості амперметра. Датчик Холла (5) приєднаний до Тесламетр (6). (7) - інклінатор.
Завдання 1. Визначення індукції магнітного поля в котушках Гельмгольца і визначення коефіцієнта пропорційності системи.
1. Зафіксувати датчик Холла на Штативная стрижні так, щоб циліндрична основа була спрямована всередину осі котушки в центрі котушок Гельмгольца.
2. Відрегулювати нульову точку Тесламетр за допомогою ручки а (рис.6).
3. Включити джерело постійного струму.
4. За допомогою реостата змінювати силу струму від нуля до (приблизно 0,5 А) через 0,05 А, вимірюючи для кожного значення струму індукцію поля, що створюється котушками Гельмгольца,. Результати занести в табл.1.
5. Побудувати графік залежності.
6. Визначити за графіком коефіцієнт пропорційності. де - кут нахилу графіка.
7. Прибрати датчик Холла з котушок Гельмгольца.
8. Відключити джерело постійного струму.
Примітка: Коефіцієнт можна отримати, виходячи із закону Біо-Савара-Лапласа. Індукція магнітного поля всередині котушок дорівнює
,
де - магнітна постійна; - число витків в котушці; - сила струму в котушці, - радіус котушки Гельмгольца.
Для даної установки. . .
Завдання 2. Визначення горизонтальної складової магнітного поля Землі.
1. Розташувати інклінатор між котушками так, щоб центр кола співпадав з центром пари котушок. При цьому повернути його так, щоб стрілка показувала 0 про (без струму). Щоб переконатися в правильному положенні стрілки (північ-південь) кілька разів треба обережно повернути стрілку. Виникла силу тертя можна зменшити, злегка постукавши по приладу.
2. Включити джерело постійного струму.
3. Виміряти залежність кута відхилення (рис.7) магнітної стрілки від свого початкового положення від малих струмів котушки. Можна використовувати струми завдання 1. Струм міняти за допомогою реостата.
4. Відключити генератор постійного струму.
6. Індукцію магнітного поля, створюваного котушками Гельмгольца, знаходимо для кожного значення сили струму c використанням каліброваного коефіцієнта за формулою
.
7. З рис.6 видно, що горизонтальна складова магнітного поля дорівнює
Знайти для кожного значення сили струму.
8. Розрахувати середнє значення:
.
9. Розрахувати абсолютні похибки вимірювань:
.
10. Обчислити середню абсолютну похибку:
.
11. Обчислити відносну похибку:
12. Записати остаточний результат у вигляді:
.
Завдання 3. Визначення вертикальної складової магнітного поля Землі.
1. При котушках без струму повернути градуйований коло інклінатор в вертикальну площину.
2. Визначити кут між напрямком стрілки і горизонталлю.
3. Знайти вертикальну складову магнітного поля (рис.8):
Завдання 4. Визначення індукції магнітного поля Землі.
1. Розрахувати індукцію магнітного поля Землі за формулою
2. Порівняти з природним полем Землі
().
3. Розрахувати відносну похибку вимірювань за формулою:
.
1. Що називається індукцією магнітного поля? В яких одиницях вона вимірюється?
2. На які об'єкти діє магнітне поле?
3. Що називається лінією магнітної індукції? Як визначається напрямок магнітних силових ліній?
4. Як формулюється принцип суперпозиції магнітних полів?
5. Яке магнітне поле називається однорідним? Зобразити його графічно.
6. Що таке 1 Тл?
7. Сформулюйте закон Ампера.
8. Сформулюйте правило лівої руки для визначення сили Ампера.
9. Сформулюйте закон Біо-Савара-Лапласа.
10. Написати формулу обертального моменту контура.
11. Дати визначення магнітного моменту контура. Як він спрямований?
Лабораторна робота №39
ОБЕРТАННЯ РАМКИ З СТРУМОМ
В однорідному магнітному полі
Мета роботи: вимір крутного моменту сил, що діє на рамку з струмом в однорідному магнітному полі.
Устаткування: проводить контур (кругла рамка з трьома витками), вимірювальна установка з котушками Гельмгольца, блок живлення котушок, блок живлення контуру, цифрові мультиметри, з'єднувальні дроти.