ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Цель работы:экспериментальное изучение распределения магнитного поля соленоида.
Приборы и оборудование: лабораторный стенд, имеющий соленоид, датчик индукционный на рейтере, плату объектов; генератор сигналов; осциллограф; прибор для изменения силы тока; набор соединительных проводов.
Введение
|
Рис. 1. Магнитное поле соленоида представляет собой результат сложения полей создаваемых круговыми токами, расположенными вплотную и имеющими общую ось. Сечение соленоида схематично показано на рисунке 2.
 |
Распределение магнитной индукции по длине соленоида вдоль его оси О1О2 описывается выражением (1):
, (1)
где 
– сила тока, протекающего по соленоиду; 
– магнитная постоянная; 
– число витков на единице длины; 
и 
– углы между осью соленоида (по направлению вектора 
) и прямыми от исследуемой точки А до концов соленоида (точки Е и С соответственно).
Для бесконечно длинного соленоида магнитная индукция 
вычисляется по формуле:
(2)
Индукция магнитного поля 
в любой точке на оси соленоида конечной длины всегда меньше индукции магнитного поля бесконечно длинного соленоида в 
раз, или с учетом (1) и (2):
,
откуда
. (3)
Зная геометрические параметры соленоида (длину 
и диаметр 
), можно рассчитать и , а следовательно, и индукцию магнитного поля для любой точки оси соленоида. Для центра соленоида выражение для индукции имеет наиболее простой вид (в этом случае 
).
Обозначив 
, а 
и подставив в (3) получим выражение для индукции магнитного поля в центре соленоида, 
:
,
из геометрических соображений:
,
тогда
или
. (4)
Постановка задачи
В данной работе для изучения магнитного поля соленоида используется индукционный датчик, который необходимо проградуировать. Для этого необходимо найти зависимость э.д.с. индукционного датчика 
от величины индукции магнитного поля . С этой целью индукционный датчик устанавливается в центре соленоида, где неоднородность магнитного поля наименьшая. Меняя ток соленоида (соответственно ), измеряют . Рассчитав по формуле (4) индукцию магнитного поля в центре соленоида , строят градуировочный график зависимости э.д.с. датчика от индукции . Из него определяют постоянную индукционного датчика.
Затем установив в соленоиде некоторое значение тока и перемещая индукционный датчик вдоль оси соленоида фиксируют его положение 
на рейторе, измеряют ( ). Далее по градуировочному графику каждому значению ставят в соответствие значение и строят график зависимости ( ). Таким образом получают кривую распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида.