Характеристики магнитного поля
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Методические указания
К лабораторной работе № 53
По курсу общей физики
Уфа 2003
Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Методические указания
К лабораторной работе № 53
По курсу общей физики
Уфа 2003
Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра общей физики
ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Методические указания
К лабораторной работе № 53
По курсу общей физики
Уфа 2003
Составитель С.А. Шатохин
УДК 537.6
ББК 22.33
Изучение магнитного поля соленоида. Методические указания к лабораторной работе № 53 по курсу общей физики/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. С. А. Шатохин. – Уфа, 2003. – 10 с.
Рассмотрены характеристики магнитного поля и методика экспериментального определения величины вектора магнитной индукции с помощью датчика Холла.
Предназначены для студентов, изучающих явления электромагнетизма в лабораторном практикуме по курсу общей физики.
Рецензенты: В. Р. Строкина
Ф. Ш. Шарифьянов
© Уфимский государственный авиационный
технический университет, 2003
Содержание
стр.
1.Цель работы……………………………………………………..………………4
2.Теоретическая часть…………………….……………………….……..………4
2.1.Характеристики магнитного поля………………………………………….4
2.2.Закон полного тока…………………………..…...……………….………….5
2.3.Магнитное поле соленоида……………………….…...………….………….6
3.Метод измерений………………………………………...………….………….7
4.Требования к технике безопасности……………………...………….………..8
5.Порядок выполнения работы……………………………..………….………..9
6.Требования к отчету…………………………………………………..………10
7.Контрольные вопросы………………………………………………..……….10
Список литературы…………………………………….…....………….………11
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 53
ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Цель работы
Овладение практическими навыками измерения индукции магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла.
Теоретическая часть
Характеристики магнитного поля
В пространстве, окружающем проводники с током или движущиеся заряды, возникает магнитное поле, которое можно обнаружить по его воздействию на другие проводники с током или постоянные магниты. Магнитное поле в каждой точке пространства количественно может быть охарактеризовано с помощью вектора напряженности магнитного поля H или с помощью вектора индукции магнитного поля B. В вакууме векторы B и H связаны между собой соотношением 
B =μ0·H (2.1)
где μ0=4π·10 -7 Гн/м – магнитная постоянная.
Вектор индукции B является силовой характеристикой магнитного поля, его величина численно равна силе, действующей на единичный пробный элемент с током (I·Δl), расположенный перпендикулярно к направлению поля. Это определение непосредственно связано с законом Ампера, который описывает силовое действие магнитного поля на проводник с током:
(2.2)
Так как длина проводника Δl может быть сколь угодно мала, то выражение (2.2) в принципе можно использовать для определения величины индукции B в каждой точке поля. В системе СИ единицей измерения магнитной индукции является Тесла: Тл = Н/А·м. Направление вектора Bпринято выбирать таким же, как у магнитной стрелки магнитного диполя, помещенной в данную точку поля. Магнитные поля принято изображать с помощью линий магнитной индукции, касательная к которым совпадает с направлением вектора B.
Закон полного тока
Существуют два закона, связывающих индукцию магнитного поля B с порождающим его током: закон Био-Савара-Лапласа и закон полного тока. (В электростатике аналогичная картина — закон Кулона и теорема Остроградского- Гаусса). Закон полного тока является математическим выражением вихревого характера магнитного поля. В этом случае циркуляция вектора магнитной индукции, то есть величина
(2.3)
вдоль замкнутого контура L (Рис. 2.1), пропорциональна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром.
 |
В выражении для циркуляции (2.3) все dli представляют собой длины отрезков, на которые разбивается контур L (направление вектора dli совпадает с направлением обхода при суммировании), а Bi — вектор индукции в пределах dli. В интегральном исчислении такая величина называется криволинейным интегралом. Поэтому строгая математическая запись закона полного тока имеет вид
(2.4)
Величина тока при суммировании берется со знаком плюс, если направление тока согласуется с направлением обхода контура L по правилу правого винта. В противном случае значение тока считается отрицательным.