Studiul a câmpului magnetic al solenoidului - studopediya

Instrumente și accesorii: configurare de laborator cu bobina, sursa de alimentare, milivolți, contor de curent.

Solenoid numit o bobină cilindrică, care conține un număr mare de spire de sârmă prin care curge un curent. Dacă-pas degustare tovoy linie conductor care formează bobina este mic, atunci fiecare V-curent cu un curent poate fi privit ca un singur curent circular și solenoid - ca sistem de curenti circulari conectate în serie de aceeași rază, având o axă comună.

Câmpul magnetic din interiorul solenoidului poate fi reprezentat ca suma câmpurilor magnetice produse de fiecare bobină. vector cu inducție câmp mag netic în interiorul solenoidului este perpendicular pe planul spirelor, adică, direcționat de-a lungul axei solenoidului și formele cu direcția curenților O-ring transformă sistemul dreptaci. model exemplara a liniilor de câmp magnetic al solenoidului prezentat în Fig. 1. Liniile de câmp magnetic sunt închise.

Figura 2 prezintă o secțiune transversală a lungimii solenoidului L și numărul N de spire și transversali Cercuri rază R. cu puncte reprezintă secțiunea transversală a spire elicoidale, care este pe curent I. bord de la desen la noi, iar cercurile cu cruci - secțiune vit- Cove, în care curent este direcționat pentru desen. Numărul de rotații pe unitatea de lungime a solenoidului este notat.

Inducției câmpului magnetic la punctul A. situat pe axa solenoidului este determinată prin integrarea câmpurilor magnetice din fiecare turn-zdaval și este

și în care - unghiurile formate cu axa solenoidului rază de vectori și ramia. trase din punctul A la spirele de capăt ale sare Ide este permeabilitatea magnetică a mediului, constanta magnetic.

Astfel, inducția magnetică B este direct proporțională cu curent Ie, permeabilitatea magnetică a solenoidului de umplere medie, iar numărul de spire pe unitatea de lungime. inducție magnetică este, de asemenea, depinde de poziția punctului A în raport cu capetele solenoidului. Luați în considerare Nes Câte cazuri speciale:

1. Să punctul A este situat în centrul solenoid, atunci. și. În cazul în care solenoidul este suficient de lung, apoi (2)

2. Să punctul A este situat în centrul Fielder se transformă, apoi. și. Dacă sare merge destul de mult, atunci. și (3)

Din formulele (2) și (3), că bobina de inducție magnetică la marginea este jumătate față de valoarea sa la centru.

3. În cazul în care lungimea solenoidului de multe ori mai mare decât raza de spire sale
( „Infinit“ solenoid lung), apoi pentru toate punctele situată în interiorul
Solenoid pe axa sa, poate fi pus. atunci
câmp pot fi luate în considerare în partea centrală a solenoidului omogene și se calculează cu formula l de

Uniformitatea de câmp magnetic este perturbată în apropierea marginilor solenoidului. În acest caz, inducția poate fi determinată prin formula

unde k - factor de vedere inhomogeneity câmp.

Studiul experimental al câmpului magnetic al solenoidului în această lucrare se efectuează cu o sondă specială - o mică bobină în interiorul tijei întărită cu un bar la scară. Axa bobinei coincide cu axa bobinei solenoid este conectat la o impedanță de intrare AC milivolți-metru este mult durere-a sonda rezistenta la bobina. Dacă schimbarea trece prin-solenoid lea frecvență standard de curent (= 50 Hz), interiorul solenoidului și la marginile sale inducția câmpului magnetic alternativ variază conform legii (a se vedea (5).)

Amplitudinea inducției magnetice în această formulă depinde de poziția punctului în interiorul solenoidului. Dacă ați pus într-o sondă solenoid-ku Katushev, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, apare inducție EMF:

în care N1 - numărul de spire ale bobinei, S - suprafața secțiunii transversale a bobinei, F - (.. ca axa bobinei coincide cu axa solenoidului și, prin urmare, vectorul inducției magnetice plane în perpendicular secțiunii transversale a bobinei) flux magnetic.

Deoarece valoarea de inducție B este modificată prin lege. . apoi de la (6), formula de calcul a EMF:

Din expresia (7), care depinde de amplitudinea EMF. Astfel, prin măsurarea amplitudinii electromotoare poate fi determinată:

Coeficientul k ia în considerare variațiile în câmpul magnetic al solenoidului la margini, este posibil să se determine. formulă. (5), și cunoscând:

în care - amplitudinea AC care curge prin solenoid.

Din formulele (7) și (9), că tensiunea electromotoare indusă este direct proporțională cu amplitudinea amplitudinii curentului alternativ:

Inclus în circuitul de curent alternativ și un contor de ampermetru milivolți măsurate valori efective ale curentului și CEM. care sunt asociate cu amplitudini și raporturi:

Pentru valori efective ale curentului și EMF cu formula (10) are forma

Din (11) rezultă că raportul dar proporțională neomogenității Coeficientul K al câmpului magnetic de inducție solenoidul la punctul unde măsurătorile sunt efectuate

unde A - factor de proporționalitate.

In aceasta lucrare ne sunt necesare pentru a efectua două sarcini: 1) de distribuție determinat prin injecție a bobinei de inducție a lungul axei la un curent constant; 2) determinarea valorii coeficientului k.

1. Nu conectați / sursa de alimentare proprie milivolți la 220 V.

2. Nu efectuați circuitele de comutare sub tensiune.

Nu atingeți părțile dezizolate ale lanțurilor.

3. Nu lăsați circuite de comutare nesupravegheat.

Ordinea de performanță

Vizați № 1. Investigarea distribuției câmpului magnetic de-a lungul axei solenoidului.

1. Se asamblează circuitul de măsurare așa cum este prezentat în Fig. 3. În acest scop, în circuitul solenoidului includ o sursă de alimentare și un ampermetru și la bornele bobinei - sonda - un milivoltmetru (pentru măsurarea) În această sondă bobina instalație are următorii parametri: = 200 rotații, S = 2 * 10 -4 m 2 frecvență AC = 50 Hz, numărul de spire pe unitatea de lungime a bobinei n = 2400 1 / m

1- laborator stativ Z - rod "

3 solenoid
5- ampermetru

alimentare 6- cu regulator de tensiune de ieșire-TION (AC), 7- milivoltmetru.

2. Instalați tija cu bara de scală, astfel încât sonda bobina a fost aproximativ la mijlocul solenoidului.

3.Vklyuchit sursa solenoid de alimentare și curent este stabilit (de ampermetru) solenoidul, egal cu = 25mA. Activați milivoltmetru și după încălzire (5 minute) pentru a lua lecturi.

tijă 4.Peremeschaya cu o scală liniară, măsurată cu ajutorul
rms milivoltmetru indusă emf pe fiecare
poziție linie centimetru. Conform formulei (8) calculat.
Rezultatele măsurătorilor și calculelor sunt înregistrate în tabelul 1 (rețineți că).

Prin formula (12) se calculează. unde

1. Formulați legea inducției electromagnetice.

2. Desenați o imagine a liniilor electrice solenoid.

3. Lista de metode de cercetare de bază ale câmpului magnetic.

4. În unele cazuri, sonda bobina, se poate folosi utilizat pentru a investiga câmpul magnetic?

5. Output formula pentru vectorul inducție magnetică a unui solenoid infinit lung.

4. Savelyev IV Cursul de Fizică general, Vol. 2 (orice versiune).

5. Trofimova TI curs de fizica (orice ediție).