Характеристики магнитного поля

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

Методические указания

К лабораторной работе № 53

По курсу общей физики

Уфа 2003

Министерство образования Российской Федерации

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

Методические указания

К лабораторной работе № 53

По курсу общей физики

Уфа 2003

 

Министерство образования Российской Федерации

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра общей физики

 

 

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

Методические указания

К лабораторной работе № 53

По курсу общей физики

 

Уфа 2003

Составитель С.А. Шатохин

УДК 537.6

ББК 22.33

 

 

Изучение магнитного поля соленоида. Методические указания к лабораторной работе № 53 по курсу общей физики/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. С. А. Шатохин. – Уфа, 2003. – 10 с.

 

 

Рассмотрены характеристики магнитного поля и методика экспериментального определения величины вектора магнитной индукции с помощью датчика Холла.

Предназначены для студентов, изучающих явления электромагнетизма в лабораторном практикуме по курсу общей физики.

 

 

Рецензенты: В. Р. Строкина

Ф. Ш. Шарифьянов

 

© Уфимский государственный авиационный

технический университет, 2003

 

Содержание

стр.

1.Цель работы……………………………………………………..………………4

2.Теоретическая часть…………………….……………………….……..………4

2.1.Характеристики магнитного поля………………………………………….4

2.2.Закон полного тока…………………………..…...……………….………….5

2.3.Магнитное поле соленоида……………………….…...………….………….6

3.Метод измерений………………………………………...………….………….7

4.Требования к технике безопасности……………………...………….………..8

5.Порядок выполнения работы……………………………..………….………..9

6.Требования к отчету…………………………………………………..………10

7.Контрольные вопросы………………………………………………..……….10

Список литературы…………………………………….…....………….………11

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 53

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

Цель работы

Овладение практическими навыками измерения индукции магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла.

 

 

Теоретическая часть

Характеристики магнитного поля

 

В пространстве, окружающем проводники с током или движущиеся заряды, возникает магнитное поле, которое можно обнаружить по его воздействию на другие проводники с током или постоянные магниты. Магнитное поле в каждой точке пространства количественно может быть охарактеризовано с помощью вектора напряженности магнитного поля H или с помощью вектора индукции магнитного поля B. В вакууме векторы B и H связаны между собой соотношением

 

B = μ_{0 ·} H (2.1)

где μ₀=4π·10 ^-7 Гн/м – магнитная постоянная.

Вектор индукции B является силовой характеристикой магнитного поля, его величина численно равна силе, действующей на единичный пробный элемент с током (I ·Δ l), расположенный перпендикулярно к направлению поля. Это определение непосредственно связано с законом Ампера, который описывает силовое действие магнитного поля на проводник с током:

 

(2.2)

 

Так как длина проводника Δ l может быть сколь угодно мала, то выражение (2.2) в принципе можно использовать для определения величины индукции B в каждой точке поля. В системе СИ единицей измерения магнитной индукции является Тесла: Тл = Н/А·м. Направление вектора B принято выбирать таким же, как у магнитной стрелки магнитного диполя, помещенной в данную точку поля. Магнитные поля принято изображать с помощью линий магнитной индукции, касательная к которым совпадает с направлением вектора B.

Закон полного тока

Существуют два закона, связывающих индукцию магнитного поля B с порождающим его током: закон Био-Савара-Лапласа и закон полного тока. (В электростатике аналогичная картина — закон Кулона и теорема Остроградского- Гаусса). Закон полного тока является математическим выражением вихревого характера магнитного поля. В этом случае циркуляция вектора магнитной индукции, то есть величина

(2.3)

 

вдоль замкнутого контура L (Рис. 2.1), пропорциональна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром.

В выражении для циркуляции (2.3) все dl _i представляют собой длины отрезков, на которые разбивается контур L (направление вектора dl _i совпадает с направлением обхода при суммировании), а B _i — вектор индукции в пределах dl _i. В интегральном исчислении такая величина называется криволинейным интегралом. Поэтому строгая математическая запись закона полного тока имеет вид

(2.4)

Величина тока при суммировании берется со знаком плюс, если направление тока согласуется с направлением обхода контура L по правилу правого винта. В противном случае значение тока считается отрицательным.