Проучването на магнитното поле на соленоид - studopediya

Инструменти и аксесоари: лаборатория настройка с бобината, захранване, миливолта, ток метър.

Електромагнитен нарича цилиндрична спирала, съдържащ голям брой навивки от проводник, чрез който протича ток. Ако стъпка вкус tovoy линия проводник образуване на бобината е малка, тогава всеки V-ток с ток може да се разглежда като един кръгов ток, и соленоид - като система от последователно свързани кръгови токове на същия радиус, с обща ос.

Магнитното поле в магнитната бобина може да бъде представена като сумата на магнитните полета, създадени от всяка намотка. Индукция вектор маг-тотни поле в магнитната бобина е перпендикулярна на равнината на завоите, т.е. насочена по оста на соленоида и форми с посоката на О-пръстен течения превръща дясна ръка система. Примерни модел на магнитните силови линии на соленоида показано на фиг. 1. магнитните силови линии са затворени.

Фигура 2 показва напречно сечение на соленоид дължина L и броя N на завои и напречното сечение радиус R. Кръгове с точици представлява напречно сечение на завъртанията на рулони, което е по-ток I. борда от изготвянето на нас, и кръговете с кръстчета - разрез vit- Коув, в който е насочен ток за рисуване. Броят на завъртанията на единица дължина на соленоида се означава.

Индукция на магнитното поле в точка А. разположен по оста на соленоид се определя чрез интегриране на магнитните полета от всяка страна-zdaval и е

и където - ъглите, образувани с оста на електромагнитни-радиус-вектора и рами. съставен от точка А до крайните намотки на сол-логическо устройство, е магнитната проницаемост на средата, магнитната константа.

По този начин, на магнитната индукция B е пряко пропорционална на ток ле, магнитната проницаемост на среда соленоида за пълнене, и броят на завъртанията на единица дължина. Магнитна индукция също зависи от положението на точка А по отношение на краищата на соленоида. Помислете Нес Колко специални случаи:

1. Нека точка А се намира в центъра на соленоид, а след това. и. Ако соленоида е достатъчно дълъг, а след това (2)

2. Нека точка А се намира в завои център Филдър тогава. и. Ако сол текущите достатъчно дълго, след това. и (3)

От формули (2) и (3), че магнитната индукция намотка на ръба е наполовина в сравнение със стойността му в центъра.

3. Ако соленоид дължината много пъти по-голям от радиуса на своите завои
( "Безкрайно" дълъг соленоид), а след това за всички точки, разположена във вътрешността
Електромагнитен около оста си, могат да бъдат поставени. след това
област може да се разглежда в централната част на соленоид хомогенна и го изчисли от формула

Единство на магнитното поле е нарушен в близост до краищата на намотка. В този случай, индукцията може да се определи с формулата

където к - коефициент, отчитащ поле нееднородност.

Експериментално изследване на магнитното поле на соленоид в тази работа се извършва със специална сонда - малка бобина в армиран прът с бар мащаб. Оста на бобината съвпада с оста на соленоид намотка е свързан с миливолти метра AC входно съпротивление е много по-болка тя изследва съпротивление бобина. Ако промяната минава през текущата стандартна честота соленоид-ти (= 50 Hz), вътрешността на соленоида и при неговите краища индуцирането на променливото магнитно поле варира според закона (виж (5)).

Амплитудата на магнитната индукция в тази формула зависи от положението на точката в соленоида. Ако сложите в една сонда соленоид-ку Katushev, в съответствие със закона за електромагнитната индукция, там възниква EMF индукция:

където N1 - брой навивки на намотката, S - площ на напречното сечение на бобината, F - (.. като оста на бобината съвпада с оста на соленоида и следователно на вектора на магнитната индукция в перпендикулярно на напречното сечение равнина на намотката) магнитен поток.

Тъй като индукция стойност B се променя от закона. , след това от (6), формулата за изчисляване на EMF:

От израза (7), че това зависи от амплитудата на ЕМП. По този начин, чрез измерване на амплитудата на едн може да се определи:

коефициент к, взема предвид колебанията в магнитното поле на соленоида на краищата, това е възможно да се определи. формула. (5), и да знае:

при което - амплитудата на АС, който протича през соленоида.

От формули (7) и (9), че индуцира едн е пряко пропорционална на амплитудата на променлив ток амплитудата:

Включени в AC веригата и метър амперметър миливолти измерва действителните стойности на тока и EMF. които са свързани с амплитуди и съотношения:

За RMS стойности на ток и електромагнитни полета с формула (10) има формата

От (11) следва, че съотношението на бут-пропорционален коефициент К нехомогенност на магнитното поле индукция намотка в точка, където измерванията се извършват

където А - фактор на пропорционалност.

В тази работа от нас се изисква да изпълнява две задачи: 1) инжекция-определя разпределението на индукционната бобина по оста на постоянен ток; 2) определяне на стойността на коефициента.

1. Не свързвайте / собствено захранване и миливолти до 220 V.

2. Да не се извършва смяна на вериги под напрежение.

Не докосвайте неизолирани части на веригите.

3. Не оставяйте без надзор комутационни вериги.

Редът на изпълнение

Целева № 1. Изследване на магнитно поле на разпределението по оста на соленоид.

1. Сглобяване на измервателната верига, както е показано на фиг. 3. За тази цел, в соленоид верига включва захранване и амперметър и към изводите на намотката - сонда - на Миливолтметър (за измерване) В тази инсталация намотка сонда има следните параметри: = 200 завои, S = 2 * 10 -4 m 2 честотни AC = 50 Hz, брой навивки на единица дължина на бобина п = 2400 1 / m

1- лабораторен стенд Z - прът "

3 соленоида
5- амперметър

6- захранване с изходното напрежение-ЛИЗАЦИЯ контролер (AC), 7- Миливолтметър.

2. Поставете прът с мащаб бар, така че сондата намотка е приблизително в средата на соленоида.

3.Vklyuchit електромагнитен източник на енергия и соленоида ток се определя (от амперметър), равен на = 25 mA. Активиране Миливолтметър и след затопляне (5 минути), за да вземе показания.

4.Peremeschaya прът с линейна скала, измерена като се използва
Миливолтметър средноквадратична индуцирани едн през всеки
см линия позиция. Съгласно формула (8) изчислено.
Резултатите от измерванията и изчисленията са записани в таблица 1 (обърнете внимание, че).

С формула (12) се изчислява. където

1. Формулиране на закона за електромагнитната индукция.

2. Начертайте картина на електромагнитни силови линии.

3. Списък на основните методи за изследване на магнитното поле.

4. В някои случаи, датчика на намотка, може да се използва използва за изследване на магнитното поле?

5. изход формулата за вектора на магнитната индукция на безкрайно дълъг соленоид.

4. Savelyev IV Курсът на обща физика, Vol. 2 (всяка версия).

5. Трофимова TI Физика курс (всяко издание).