Изучение магнитного поля (закон Био – Савара – Лапласа)

Федеральное агентство по образованию

Российской федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения

Санкт-Петербургский  Государственный Горный  университет

Кафедра общей и технической физики

Отчет по лабораторной работе №3

Тема:    Изучение магнитного поля

(закон Био – Савара – Лапласа)

Выполнил: студент  гр. ОНГ-10-1___    _____________        Филимонов Е.В

                                                                                    (подпись)                                  (Ф.И.О.)

Проверил:  профессор                      ____________          Немов С.А.

(должность)                                           (подпись)                                 (Ф.И.О.)

Санкт- Петербург

2011

Цель работы: Измерение магнитных полей, создаваемых проводниками различных конфигураций. Экспериментальная проверка закона Био–Савара–Лапласа.

Общие сведения

Магнитное поле — особый вид материи, который возникает в пространстве вокруг любого переменного электрического поля.

Закон Био́—Савара—Лапла́са — физический закон для определения модуля вектора магнитной индукции в любой точке магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током на некотором рассматриваемом участке.

Проводник, по которому протекает электрический ток, создает магнитное поле. Магнитное поле характеризуется вектором напряженности H (рис.1), который можно вычислить по формуле

H = dH.

Cогласно закону Био-Савара

Напряженность магнитного поля –  векторная величина Н, являющаяся количеств. характеристикой магнитного поля. Напряженность магнитного поля не зависит от магнитных свойств среды. В вакууме напряженность магнитного поля совпадает с магнитной индукцией.

Магнитная индукция – вектор магнитной индукции , силовая характеристика магнитного поля.

[В]=Тл

Индуктивность – физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью или коэффициентом самоиндукции контура. Индуктивность зависит от размеров и формы контура, а также от магнитной проницаемости окружающей среды.

[L]=Гн

Сила тока – скалярная величина, численно равная заряду , протекающему в единицу времени  через поперечное сечение проводника.

[I]=A

Схема установки

Рис.2   Принципиальная электрическая схема установки

1 – измеритель индукции магнитного поля (тесламетр), А – амперметр, 2 – соединительный провод, 3 – измерительный щуп, 4 – датчик Холла*, 5 – исследуемый объект (короткая катушка, прямой проводник, соленоид), 6 – источник тока, 7 – линейка для фиксирования положения датчика, 8 – держатель щупа.

Средняя абсолютная погрешность измерения

,              

Формулы

1. Магнитное поле прямолинейного проводника с током

2. Магнитное поле на оси единичного витка с током

,      ,                         

Магнитное поле в центре единичного витка с током

,             

3. Магнитное поле соленоида с током

Практически всё поле сосредоточено внутри соленоида и оно является однородным

Расчеты

B=0,010 мТл

B=0,300 мТл

B=1,6 мТл

B=2,80 мТл

Вывод

Действие магнитного поля проводника на другой проводник с током уменьшается с увеличением расстояния между ними и согласно закону Био–Савара–Лапласа можно вычислить модуль вектора магнитной индукции на этом расстоянии.

Магнитная индукция прямо пропорциональна силе тока проходящей через проводник произвольной формы.

Магнитное поле соленоида с током сосредоточенное внутри соленоида является однородным, но на практике магнитное поле изменяется пусть и незначительно.

3