ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Цель работы: экспериментальное изучение распределения магнитного поля вдоль оси соленоида конечной длины.
Приборы и материалы: лабораторный стенд, имеющий соленоид, датчик индукционный на рейтере, плату объектов; генератор сигналов; осциллограф; прибор для изменения силы тока; набор соединительных проводов.
Краткая теория
Соленоидом называют катушку цилиндрической или иной формы из проволоки, витки которой намотаны в одном направлении (рис. 8.1).
Магнитное поле соленоида представляет собой результат сложения полей создаваемых круговыми токами, расположенными вплотную и имеющими общую ось. Сечение соленоида схема-
тично показано на рис. 8.2.
Распределение магнитной индукции по длине соленоида вдоль его оси О1О2 описывается выражением:
, (8.1)
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 точки А до концов соленоида (точки Е и С соответственно).
Для бесконечно длинного соленоида магнитная индукция 
вычисляется по формуле:
. (8.2)
Индукция магнитного поля 
в любой точке на оси соленоида конечной длины всегда меньше индукции магнитного поля бесконечно длинного соленоида в 
раз, или с учетом (8.1) и (8.2):
,
откуда
. (8.3)
Зная геометрические параметры соленоида (длину 
и диаметр 
), можно рассчитать и , а следовательно, и индукцию магнитного поля для любой точки оси соленоида. Для центра соленоида выражение для индукции имеет наиболее простой вид (в этом случае 
).
Обозначив 
, а 
и подставив в (8.3) получим выражение для индукции магнитного поля в центре соленоида, 
:
,
из геометрических соображений:
,
тогда
или
. (8.4)
Методика выполнения работы
В данной работе для изучения магнитного поля соленоида используется индукционный датчик, наводимая э.д.с. в котором прямо пропорциональна амплитуде переменного магнитного поля 
~ В. Индукционный датчик необходимо проградуировать. Для этого следует найти коэффициент пропорциональности (постоянную датчика) между э.д.с. индукционного датчика и величиной индукции магнитного поля . С этой целью индукционный датчик устанавливается в центре соленоида, где неоднородность магнитного поля наименьшая. Меняя ток соленоида (соответственно меняя ), измеряют . Рассчитав по формуле (8.4) индукцию магнитного поля в центре соленоида , строят градуировочный график зависимости э.д.с. датчика от 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 рейтере и измеряют . Далее по градуировочному графику каждому значению ставят в соответствие значение и строят график зависимости (). Таким образом получают кривую распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида.
