Лабораторная «Измерение магнитной индукции длинного соленоида»,
Физика в Нижнем Новгороде

Цель работы: исследование магнитной индукции вдоль оси длинного соленоида с током. Приборы и принадлежности: катушка индуктивности (соленоид) L1, индукционный датчик L2 с держателем, электронный вольтметр V, генератор низкочастотных электромагнитных колебаний звукового диапазона (ЗГ), измерительная рейка Р. Порядок выполнения работы 1. Перед включением приборов проверьте соответствие собранной схемы по рис. 7.3. С разрешения преподавателя приступайте к выполнению работы. 2. Установите на ЗГ ручки регулировки выходного напряжения в крайнее левое положение; частоту генератора 3-5 кГц (по указанию преподавателя); на вольтметре установите режим работы в положение «~», предел измерений «2 В»; на миллиамперметре установите режим работы в положение «~», предел измерений «200 мА». Включите приборы и после пятиминутного прогрева приступайте к измерениям. 3. Установите датчик на край соленоида (х = 0), регулировкой выходного напряжения генератора установите силу тока в соленоиде 20–50 мА (по указанию преподавателя); с помощью вольтметра измерьте ЭДС индукции датчика. 53 4. Перемещая датчик вдоль оси соленоида на 1-2 см (перемещение датчика контролируйте при помощи измерительной рейки Р), повторяйте измерения согласно п. 3. до тех пор, пока датчик не выйдет за пределы соленоида. Сила тока в соленоиде и частота генератора во время эксперимента должны оставаться неизменными. Данные эксперимента внесите в табл.5. По данным эксперимента рассчитайте с помощью формулы (7.9) магнитную индукцию для каждой исследованной точки соленоида (необходимые данные для расчета см. в табл. 7.2). Полученные результаты внесите в табл Таблица 7.2 Таблица данных для расчета N = 560 l = 120 мм Nд = 250 S = 176 мм2 5. По полученным результатам постройте график зависимости В(х). 6. По значению силы тока I с помощью формулы (7.2) рассчитайте индукцию в центральной части соленоида; по формуле (7.3) определите индукцию на краю соленоида. Сравните теоретические расчеты с экспериментальными результатами. Контрольные вопросы 1. Силовая характеристика магнитного поля, ее единицы измерения. 2. Основные свойства линий магнитной индукции. 3. Соленоид; картина магнитного поля соленоида с током. 4. Теорема о циркуляции вектора B по замкнутому контуру (математическая формула и формулировка теоремы). 5. Магнитная индукция в центральной части и на краю соленоида. 54 6. Расчет магнитного потока Ф через сечение индукционной катушки и полного магнитного потока ? через катушку. 7. Причина возникновения ЭДС индукции в катушке датчика. 8. Закон электромагнитной индукции, правило Ленца. Расчет ЭДС индукции для соленоида, находящегося в магнитном поле