Опис установки. Блок-схема експериментальної установки зображена на рис.6

Блок-схема експериментальної установки зображена на рис.6. Блок живлення забезпечує регульований (регулятор Р) струм через соленоїд який вимірюється амперметром А, а також струм через ДХ (І=4мA). Давач Холла розміщений на рухомому штоці з шкалою, нульова позначка якої відповідає положенню ДХ в центрі соленоїда. Напруга на зондових контактах давача Холла вимірюється цифровим вольтметром.

Хід роботи

Дослідження залежності магнітної індукції в центрі соленоїда від струму соленоїда

і осьової неоднорідності магнітного поля соленоїда

1. Розмістити шток з ДХ в трубі соленоїда в положенні “0” по шкалі (центр соленоїда).

2. Ввімкнути в мережу ~220В БЖ і ЦВ, поставивши перемикач К в положення .

3. Виміряти напругу при різних значеннях струму соленоїда , з кроком А. Дані занести в таблицю 1.

4. Встановити задане викладачем значення .

5. Переміщуючи шток з ДХ вздовж осі соленоїда з кроком , виміряти , розрахувати і В. Дані занести в табл.2.

6. За формулою (12) розрахувати .

7. За формулою (11) розрахувати при всіх значеннях і Z

8. Побудувати графік залежності і . Зробити висновок.

9. Для центру соленоїда розрахувати В за формулами (5) та (6). Результати порівняти з експериментом; зробити висновки.

Результати вимірювань

Таблиця 1

№	, А	, В	, В	В, Тл

Таблиця 2

z, мм
, В
, В
, Тл

Контрольні запитання

1. Записати і пояснити закон Біо-Савара-Лапласа.

2. Вивести формулу для індукції магнітного поля на осі і в центрі колового струму.

3. Вивести формулу для індукції магнітного поля в центрі довгого соленоїда, користуючись теоремою про циркуляцію вектора індукції магнітного поля.

4. В чому суть ефекту Холла?

Лабораторна робота № 4.5

Визначення горизонтальної складової напруженості

магнітного поля Землі

Мета роботи: визначити горизонтальну складову напруженості магнітного поля Землі.

Теоретичні відомості

(Теорія до даної роботи описана в лекційному курсі (інтерактивного комплексу Ч ІI), §§ 4.1, 4.2)

Закон Біо-Савара-Лапласа (у вакуумі) у векторній формі записується

, (1)

а в скалярній формі ,

де – вектор елементу довжини провідника, І сила струму, що тече по провіднику, - радіус-вектор, вектор, який сполучає елемент довжини зі струмом (елемент струму ) з точкою, де визначають вектор напруженість магнітного поля .

Для визначення напруженості від усього провідника, необхідно застосувати принцип суперпозиції: напруженість магнітного поля, створеного сукупністю окремих магнітних полів рівна геометричній сумі напруженостей цих окремих полів.

(2)

Тангенс-гальванометр – прилад призначений для вимірювання горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі, складається з вертикально встановленої колової рамки, на яку намотано кілька витків ізольованого провідника. В центрі рамки знаходиться маленька магнітна стрілка, що може вільно обертатися в горизонтальній площині (рис.1)

На основі формул (1) та (2) напруженість магнітного поля в центрі колової рамки зі струмом визначається за формулою

, (3)

де І – сила струму в рамці, N – кількість витків, R – радіус кола. Напрямок визначається за правилом свердлика і співпадає з нормаллю до площини рамки. Крім того, існує магнітне поле Землі, напрямок напруженості якого співпадає з напрямком магнітного меридіана. При проходженні струму через котушку напруженість результуючого магнітного поля, згідно з принципом суперпозиції, дорівнює векторній сумі напруженостей магнітного поля Землі і магнітного поля колового струму. Якщо площина колового струму збігається з площиною магнітного меридіана, то горизонтальна складова напруженості магнітного поля Землі лежить у площині колового струму, а напруженість магнітного поля струму перпендикулярна до цієї площини, отже і до . За принципом суперпозиції результуюча напруженість може бути знайдена геометрично за правилом паралелограма (рис.2). Магнітна стрілка, яка у відсутності струму орієнтувалася вздовж , при проходженні струму через рамку повертається на деякий кут і встановлюється вздовж напрямку результуючого поля . Як видно з рис.2

. (4)

Підставивши (1) в (2), одержимо

. (5)

Хід роботи

1.. Скласти схему згідно рис.3.

2. Повертаючи тангенс-гальванометр у горизонтальній площині, встановити так, щоб кінець магнітної стрілки показував нуль.

3. Повертаючи рамку, встановити площину її витків паралельно до магнітної стрілки.

4. Замкнути ключ К (перемикач П замкнений в довільному положенні) і за допомогою реостата підібрати таку силу струму, щоб кут відхилення стрілки був близьким до 45° (в цьому випадку похибка вимірювань буде найменшою). Виміряти кути відхилення кінців стрілки і .

5. Перемикачем П змінити напрямок струму на протилежний, виміряти кути відхилення стрілки і .

6. Дослід повторити два рази при незмінній силі струму.

7. Записати значення величин І,R,N.

8. Оцінити паспортні приладові похибки та похибки табличних величин.

9. Визначити середнє значення α.

10. За робочою формулою (5) знайти .

11..Обчислити відносну і абсолютну похибки, записати кінцевий результат.

Величина має бути виражена в радіанах.

Результати вимірювань

№
Ср

Контрольні запитання

1. Сформулювати і записати закон Біо-Савара-Лапласа та принцип суперпозиції магнітних полів.

2. Який зв’язок між магнітною індукцією та напруженістю магнітного поля? В яких одиницях вимірюються В та Н?

3. Вивести формулу для напруженості магнітного поля в центрі колового струму.

4. Пояснити будову і принцип дії тангенс-гальванометра. Вивести робочу формулу.

5. Чому магнітна стрілка тангенс-гальванометра повинна бути невеликого розміру?

6. Від чого залежить кут відхилення стрілки в даній роботі?

7. Чому похибка вимірювань найменша, коли кут відхилення близький до 45°?

Література

1. Навчальний посібник “Загальна фізика”, ч. ІІ, під редакцією Олексин Д.І., Орленка В.Ф. Рівне, НУВГП, 2009

2. Трофимова Т.И. Курс физики.–М., "Высшая школа", 1990.

3. Детлаф А.А., Яворский В.М. Курс физики.–М., "Высшая школа", 1989.

4. Савельев И.В. Курс физики.–М., "Наука", 1989, т.1–3.

5. Зачек І.Р., Кравчук І.М., Романишин Б.М. та ін. Курс фізики. За ред. Лопатинського І.Є., Львів, “Бескид Біт” 2002.

6. Олексин Д.І., Мороз В.М. Загальна фізика. Частина 1. Конспект лекцій для студентів заочної форми навчання. Рівне, 2002, 073-89.

7. Дубчак Д.І., Ковалець М.О., Орленко В.Ф., Никонюк Є.С., Шляховий В.Л. Загальна фізика. Частина 2. Конспект лекцій для студентів заочної форми навчаня. Рівне, 2002, 073-90.

8. Кучерук І.М. та ін. Загальний курс фізики. У трьох томах, К., 1999.

Додаток 1

Приклад оформлення титульної сторінки

___________________________________________________________

Дата добавления: 2015-05-24