№ 57 (1115562), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Этосоответствует примерно одному делению на лимбеплавной регулировки выходного напряжениягенератора.чувствительности (цены деленияВсе измерения напряжений в настоящейшкалы экрана) по Y1 (Y2 ) (слева);работе осуществляются с помощью осциллографаследующим образом. Определяется расстояние поб) установка времени развѐртки вмс, мкс задаѐтся кнопкой 7 рис.
10.оси Y между минимальным и максимальнымзначениями напряжений U в делениях шкалыэкрана осциллографа. Чтобы получить истинноезначение измеряемого напряжения в вольтах (милливольтах), надо измеренноезначение U в делениях шкалы умножить на цену деления (чувствительность),установленную на данном канале. Для повышения достоверности результатовизмерений можно использовать методику, суть которой поясняет рис. 12,Используя регулировку вертикального смещения луча, устанавливают двасоседних минимума (или два соседних максимума) на ближайшуюгоризонтальную линию.
Регулировкой горизонтального смещения лучей (вправовлево) совмещают максимум между соседними минимумами (минимум междусоседними максимумами) с центральной вертикальной линией экрана. Этот приемсущественно упрощает считывание показаний.
Более того, таким образом можнопереместить участок кривой, на котором производятся измерения, в центр экрана,что позволит перейти на более высокую чувствительность (уменьшить ценуделения шкалы). Однако при таком увеличении участка кривой U не должнопревышать 6-7 делений. При проведении измерений следует обратить вниманиеРис. 12. а) Расположение лучей на экране осциллографа перед началом измерений; б) пример измерениянапряжения.на два обстоятельства. Во-первых, измеренное таким образом значение U равноудвоенному амплитудному значению переменного напряжения.
Во-вторых, шкалаэкрана осциллографа позволяет измерять напряжение с точностью до 0,1 деления14(половина наименьшего деления шкалы), т.е. погрешность таких измеренийдовольно велика (~3-5 %).Задача № 57МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ТОКАУпражнение 1ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙИНДУКЦИИ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ТОКАУстановить датчик ЭМИ D1 на рейтер, перпендикулярный прямоугольномуконтуру Ln на стенке ЛКЭ- 1, рис. 13, а.Развернуть плоскость катушкидатчика D1 вдоль рейтера ( 90 o налимбе). Освободить стопорный винт (3)горизонтальной штанги с датчиком иосторожно перемещая подставку поD1рейтеру,продвинутьдатчиквплотную к центральному проводникуконтура Ln .
Отрегулировать длинугоризонтальной штанги так, чтобыриска на подставке датчика показывалацелочисленное значение (в см) по шкалерейтераизафиксироватьРис. 13. а) Измерение магнитной индукциипрямолинейного тока: расположениегоризонтальную штангу стопорнымпрямоугольного контура Ln , и датчика ЭМИ D1винтом (3).
Отодвинуть подставку сдатчиком на 1 см от проводника. Приэтом центр катушки датчика (с учѐтомеѐ диаметра d - 2 см) окажется на расстоянии 2 см от центрального проводникапрямоугольного контура Ln . Это будет начальным значением параметра b = 2 см( b - расстояние точки, в которой измеряется магнитная индукция от проводника стоком).Собрать схему, как показано на рис. 13, б.
В узлах схемы использоватьпровода с комбинированными штекерами (с гнѐздами). Напряжение с резистораR посредством коаксиального кабеля (белого) подать на разъѐм входа первогоканала осциллографа Y1 . Кабель с датчика ЭМИ D1 (синий) подключить на разъѐмвхода второго канала Y2 . Включить генератор и осциллограф и дать им прогреться2-3 минуты. Задать частоту генератора (см. п. 8), близкую к одному из значенийn 100 гц ( n 1,2,3,...9,10 ),соответственно скорректировав длительность развертки пох . Плавной регулировкой выходного напряжения генератора установить на15первом канале осциллографа величину U1 , равную 3-4 делениям шкалы экрана.Записать значения:n дел 100 мВ ...мВ;U1...Гц .Измерить на втором канале ЭДСиндукции U 2 , используяметодику, описанную п.
8(рис. 12,б) и занести результат втабл. 1. При последующихизмерениях изменять параметр bс шагом 2 см, занося измеренноезначение U 2 в таблицу.По мере увеличения параметра bвеличина ЭДС индукцииуменьшается, при этом возможнопотребуется переход на болеевысокую чувствительность повторому каналу ( 50,20,10,... мВ ).Рис. 13. 6) Измерение магнитной индукциипрямолинейного тока: схема включения. 1 - датчик ЭМИD1 ; 2 - горизонтальная штанга; З - стопорный винт; 4 коаксиальный кабель датчикаD1 ; 5 - перпендикулярныйрейтер; 6 - прямоугольный контур Ln ; 7, 8 - клеммыподключения контура Ln .Амплитудные значения тока вконтуре I m и ЭДС индукцииmравны I mUи2RmU2, соответственно.2Экспериментальное значение магнитной индукции прямолинейного токаВэкс вычисляется по формуле (25) (см.
п. 7). Параметры датчика ЭМИ диаметрd1 18 мм , число витков N1 250 . . Результаты расчѐтов Вэкс представить в гауссах изанести в таблицу 1.Таблица 1.Nb , смU 2 , делМасштаб, мВ/делm12n110024n2…36n3…………1020n10U2, мВ2Вэкс , ГсВтеор , Гс16Упражнение 2ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИСИСТЕМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ТОКОВТак как контур Ln , используемый для моделирования прямолинейных токов,имеет конечные размеры (2 L = 60 см, 2 l = 25 см), сопоставимые с параметром b где В1 , В2 и В3 - магнитные индукции, создаваемые в точке Р вертикальными приего больших значениях (рис. 14,а), то для расчѐта теоретического значениямагнитной индукции в точке P следует использовать формулу (8) (см.п.3). Крометого, как видно из рис.
14 б, магнитная индукция в точке P является векторной суммой трѐх векторов В1 , В2 и В3 и равнаВтеорВ12 В2 sin(26)проводниками с токами I1 , I 2 и I 3соответственно. Вклад в индукцию отгоризонтальных участков контура вточке Р взаимно компенсируетсявследствиеихсимметричногорасположения относительно точки Р .Амплитудное значение тока в контуреРис.
14. а) Расчѐт магнитной индукциипрямоугольного контура L в точке P : объѐмнаяпроекция.Ln равно I mU, а число витков в2Rконтуре N 100 . Из этого следует, чтоТаблица 2.b , см2468101214161820r , смb'30,0630,2730,5931,0531,6232,3133,1134,0034,9936,06I1 100 I m , а I 212,6613,1213,8714,8416,0017,3318,7720,3021,9223,58I3r ' , см32,5632,7533,7533,4734,0034,6435,3936,2237,1538,16cos0,990,950,900,840,780,720,670,620,570,53lrcos '0,380,380,380,370,370,360,350,350,340,33lr'sinbb'B1 , ГсB2B3 ,Гс0,070,130,200,260,320,370,420,470,510,5650 I m .
Для расчѐта значений индукции B1 и B2B317использовать формулу (8), рис. 14,б и данные табл. 2, в которой приведеныпараметры b, b' , r ' cos , cos ' , sin . Полученные значения B1 и B2 (в гауссах)занести в табл. 2.Используя значения B1 и B2 , вычислить по формуле (26) значение Bтеор ирезультаты занести в табл. 1. На одном графике построить зависимость Вэксп (b) иBтеор(b) .Для параметра b 2см рассчитать значение коэффициентовРис. 14.
б) Расчѐт магнитной индукциипрямоугольного контура Ln в точке Р :сечение контура горизонтальнойплоскостью 0 0' .ВэкспImК экспrb2...Гс; К теораl 2 и r'ВтеорIm...Гс.а(b' )2 l 2 .АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО И ТЕОРЕТИЧЕСКОГОИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИПРЯМОЛИНЕЙНОГО ТОКАИспользуя формулу (21) и рис. 14в, объяснить, почему экспериментальноезначение магнитной индукциипрямолинейноготокаBэкспменьше значений Bтеор . Почемуразличие между Bэксп и Bтеоруменьшается с увеличениемпараметра b .Рис. 14.
в) Расчѐт магнитной индукции прямоугольногоконтура Ln в точке Р : датчик ЭМИ в неоднородноммагнитном поле.d - диаметр и l - длина катушки'датчика. B, B1, B , B2 , B2 - величина и ориентация'1магнитной индукции в различных точках объѐма,занимаемого катушкой датчика.18Контрольные вопросы1. Закон Био-Саввара и магнитная индукция прямолинейного тока.2. Закон Био-Саввара и магнитная индукция кругового тока.3. Циркуляция вектора магнитной индукции и магнитное поле соленоида.4.
Нарисовать силовые линии магнитной индукции двух:а) параллельных токов (токи в одном направлении);б) антипараллельных токов (токи в противоположных направлениях).5. Два длинных прямолинейных проводника с током I соединены под прямымуглом элементом окружности радиуса R из проводника.Чему равна магнитная индукция в центре закругления.6. Квадратный контур из проводника с током I создаѐт в центре магнитнуюиндукцию В1 . Сторона квадрата равна l . Как изменится магнитная индукцияв центре контура, если его превратить в окружность без изменения длины?ЛИТЕРАТУРА1.
Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. М.: Наука, 1970, гл.VI.Магнитное поле в вакууме. §§ 38-42.2. Белов Д.В. Электромагнетизм и волновая оптика. М.: Изд-во МГУ, 1994.Гл. III. § 7.19.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
