4. Контрольные вопросы.

1.Записать закон Ома для цепи переменного тока.

2.Записать выражение для полного индуктивного тока.

3.Записать выражение для емкостного сопротивления.

4.Записать выражение для полного сопротивления цепи переменного тока.

5.Чем определяется сдвиг фаз между силой тока и напряжением в цепях, включающих:

• R и C;

• R и L;

• R, C, L.

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.

1. Введение

С

Рис. 1.

оленоидом называют катушку цилиндрической или иной формы из проволоки, витки которой намотаны в одном направлении (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 О₁О₂описывается 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 точкиАдо концов соленоида (точкиЕиСсоответственно).

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 враз, или с учетом (1) и (2):

,

откуда

. (3)

Зная геометрические параметры соленоида (длину и диаметр), можно рассчитатьи, а следовательно, и индукцию магнитного полядля любой точки оси соленоида. Для центра соленоида выражение для индукцииимеет наиболее простой вид (в этом случае).

Обозначив , аи подставив в (3) получим выражение для индукции магнитного поля в центре соленоида,:

,

из геометрических соображений:

,

тогда

или

. (4)

2. 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. датчикаот 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 значениюставят в соответствие значениеи строят график зависимости(). Таким образом получают кривую распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида.