Выполнение упражнений и обработка результатов измерений

1. Подготовка экспериментальной установки к работе

Перед началом измерений следует ознакомиться с работой генератора сигналов и электронного осциллографа.

1.1. Соберите электрическую схему, состоящую из генератора сигналов , соленоида , резистора , миллиамперметра и индукционного датчика, подключенного к осциллографу.

1.2. Сигнальный кабель индукционного датчика подключите ко входу осциллографа. Установите индукционный датчик на рейтере в центре соленоида, совместив отметку с делением «310» шкалы.

Подключите гнездо 1 соленоида через сопротивление на плате Ом к одному гнезду генератора сигналов, а гнездо 2 соленоида через миллиамперметр к другому гнезду генератора.

1.3. Включите осциллограф. Выберите необходимый предел измерения э.д.с. , наводимой в индукционном датчике.

Включите миллиамперметр. Выберите режим измерения силы переменного тока.

1.4. Используя ручки регулировки генератора сигналов, подготовьте его к работе в качестве источника синусоидальных электрических колебаний. Включите генератор.

Всем приборам дайте прогреться в течение 5 минут.

1.5. Значения сопротивления R и частоты синусоидальных электрических колебаний генератора указываются преподавателем.

1.6. После проверки электрической схемы преподавателем или инженером приступите к выполнению заданий.

Задание 1. Градуировка индукционного датчика.

1. Используя ручки регулировки генератора сигналов, установите заданные частоту сигнала генератора и силу тока соленоида .

2. На экране осциллографа получите синусоидальный сигнал и измерьте его амплитуду .

3. Увеличивая ток соленоида до максимального значения через заданный шаг изменения силы тока, измерьте значения э.д.с. . Полученные данные и занесите в таблицу 8.1.

4. Повторите пункт 3, уменьшая силу тока от максимального до минимального значений. Данные занесите в таблицу 8.1.

5. Усредните значение для каждого значения , полученного при увеличении и уменьшении силы тока в соленоиде.

6. Вычислите индукцию магнитного поля в центре соленоида по формуле (8.4) и индукцию магнитного поля на оси бесконечно длинного соленоида по формуле (8.2).

7. Постройте график зависимости э.д.с. датчика e_х от индукции магнитного поля : .

8. Из графика определите постоянную индукционного датчика , связывающую э.д.с. датчика и индукцию измеряемого магнитного поля соотношением .

Таблица 8.1

№ п/п	Ток в соленоиде , м А	, мВ при увеличении тока соленоида	, мВ при уменьшении тока соленоида	, мВ среднее значение	, Тл	, Тл

Задание 2. Изучение распределения магнитного поля вдоль оси соленоида.

1. Установите указанное преподавателем значение тока в соленоиде.

2. Перемещая датчик вдоль оси соленоида с интервалом 1см, измерьте значения э.д.с. датчика при фиксированных положениях датчика на шкале . Датчик перемещайте как внутри соленоида, так и вне его. Данные и занесите в таблицу 8.2.

3. Используя найденную в задании 1 постоянную индукционного датчика , определите значения индукции магнитного поля соленоида, соответствующие каждому значению при различных значениях . Данные занесите в таблицу 8.2.

4. Учитывая симметрию поля относительно центра соленоида, постройте график зависимости величины индукции магнитного поля от расстояния вдоль оси соленоида относительно его центра.

5. Отметьте границу соленоида на графике.

6. Сделайте вывод об однородности магнитного поля в соленоиде конечной длины.

7. Покажите на графике значение индукции магнитного поля бесконечно длинного соленоида.

Таблица 8.2

№ п/п	Положение датчика в соленоиде , см	Э.д.с. , мВ	Индукция магнитного поля вдоль оси соленоида , Тл

Контрольные вопросы

1. Что такое поле? Назовите характеристики поля.

2. Дайте определение вектора магнитной индукции магнитного поля. Укажите единицы измерения индукции магнитного поля.

3. Изобразите силовые линии магнитного поля соленоида.

4. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа. Расскажите о его применении.

5. Расскажите о силе Ампера и силе Лоренца.

6. Запишите формулу для расчета магнитного поля на оси соленоида конечной длины и бесконечно длинного соленоида.

7. Объясните характер распределения магнитного поля вдоль оси соленоида, полученный в работе.

Лабораторная работа № 9