Краткая теория и оценки

При пропускании через проволочную рамку С тока I на неё действует магнитный момент Краткая теория и оценки - student2.ru , величина которого определяется как

Краткая теория и оценки - student2.ru

А – площадь произвольного контура, ограниченного рамкой С. Со стороны магнитного поля с индукцией Краткая теория и оценки - student2.ru на рамку с током действует вращающий момент Краткая теория и оценки - student2.ru , величина которого равна

Краткая теория и оценки - student2.ru (1)

Если магнитное поле неоднородно, на различные части проводника действуют различные вращающие моменты. Поэтому желательно исследуемый контур поместить в однородное магнитное поле. Две катушки, расстояние между которыми равно примерно их радиусу, как показано на рис.1, используются для создания однородного поля (катушки Гельмгольца).

Для рассматриваемого случая, когда контур представляет собой плоское кольцо с диаметром Краткая теория и оценки - student2.ru и числом витков Краткая теория и оценки - student2.ru ,

Краткая теория и оценки - student2.ru

(2)

Краткая теория и оценки - student2.ru

где Краткая теория и оценки - student2.ru - вектор площади кольца. Если в катушках Гельмгольца протекает ток Краткая теория и оценки - student2.ru , то из (1):

Краткая теория и оценки - student2.ru (3)

где Краткая теория и оценки - student2.ru - угол между Краткая теория и оценки - student2.ru и вектором площади Краткая теория и оценки - student2.ru , Краткая теория и оценки - student2.ru -постоянная катушек Гельмгольца.

Результаты экспериментов для различных витков, входящих в экспериментальный набор, доказывают вышеупомянутые уравнения (таблица 1). График, построенный по результатам измерений на рис. 2, описывается показательным уравнением

Краткая теория и оценки - student2.ru ,

результаты внесены в таблицу 1.

Рисунок Показатель степени Погрешность Уравнение
1.006 ±0.008
0.988 ±0.009
0.99 + 0.01
1.94 ±0.03 2,3

Краткая теория и оценки - student2.ru

Рис. 2. Вращающий магнитный момент в однородном магнитном поле как функция тока Краткая теория и оценки - student2.ru катушек Гельмгольца, в соответствии с уравнением (3).

Краткая теория и оценки - student2.ru

Рис. 3. Вращающий магнитный момент в однородном магнитном поле как функция как функция числа витков Краткая теория и оценки - student2.ru , в соответствии с уравнением (3).

Краткая теория и оценки - student2.ru

Рис. 4. Вращающий магнитный момент в однородном магнитном поле как функция как функция угла между магнитным моментом контура и направлением магнитного поля.

Краткая теория и оценки - student2.ru

Рис. 5. Вращающий магнитный момент в однородном магнитном поле как функция тока в контуре Краткая теория и оценки - student2.ru , в соответствии с уравнением (2).

Краткая теория и оценки - student2.ru

Рис. 6. Вращающий магнитный момент в однородном магнитном поле как диаметра Краткая теория и оценки - student2.ru в контура, в соответствии с уравнением (2).

Упражнение 1.Установите вид зависимости вращающего магнитного момента, действующего на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле от величины тока Краткая теория и оценки - student2.ru в катушках Гельмгольца.

1. Собрать установку согласно рис.1. Подключить необходимые источники питания

2. Выбрать контур для эксперимента.

3. Зафиксировать ток через него.

4. Меняя ток в катушках Гельмгольца, снять зависимость.

5. Изменить ток в контуре 3 – 5 раз, каждый раз повторяя измерения.

6. По результатам измерений заполнить таблицу 1.

Оценить погрешность измерений.

Упражнение 2.Установите вид зависимости вращающего магнитного момента, действующего на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле от числа витков контура.

1. Собрать установку согласно рис.1. Подключить необходимые источники питания

2. Выбрать контур для эксперимента.

3. Зафиксировать ток через него.

4. Зафиксировать ток в катушках Гельмгольца.

5. Заменить контур. Проделать 3 – 4.

6. По результатам измерений заполнить таблицу 1.

Оценить погрешность измерений.

Упражнение 3.Установите вид зависимости вращающего магнитного момента, действующего на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле от угла между магнитным моментом контура и направлением магнитного поля.

Упражнение 4.Установите вид зависимости вращающего магнитного момента, действующего на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле функция от тока в контуре Краткая теория и оценки - student2.ru .

Упражнение 5.Установите вид зависимости вращающего магнитного момента, действующего на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле функция от диаметра контура.

Контрольные вопросы.

1. Что такое магнитная индукция? Как определяется направление вектора B ? 2.Что такое линии магнитной индукции?

3. Что такое дипольный магнитный момент контура?

4. В чем заключается закон Био-Савара-Лапласа?

5.Какова магнитная индукция

поля, создаваемого элементом тока Idl ?

6. Какова магнитная индукция поля на оси кругового витка с током в его центре

и на расстоянии r от центра? Как выглядят линии магнитной индукции поля витка с током?

7 Какие силы действуют на контур с током в однородном магнитном поле? 8. Как рассчитать величину вращающего момента этих сил?

Наши рекомендации