Lucrări de laborator № 5.28к
Câmpul magnetic pe axa unui solenoid scurt
Scopul lucrării. să se familiarizeze cu metoda balistică de măsurare a inducției câmpului magnetic al unui solenoid.
Lucrarea se face pe PC.
Scurt informații teoretice
1. Metoda balistică de măsurare a inducției magnetice.
Metoda de măsurare a valorii lui B se bazează pe fenomenul inducției electromagnetice (EMR). Am plasat în câmpul magnetic o bobină multiplă, în circuitul căruia pornim galvanometrul balistic. Apoi, pentru orice schimbare a câmpului magnetic, legătura de flux a bobinei se va schimba și un curent de inducție va apărea în circuitul bobinei. Mărimea încărcăturii care trece prin galvanometru este proporțională cu modificarea legăturii de flux:
Legarea depinde de numărul de viraje ale bobinei și de fluxul magnetic prin suprafața sa:
Cu direcția necunoscută a inducției magnetice, orientarea inductorului ar trebui aleasă în așa fel încât modificarea legăturii fluxului și, în consecință, citirea galvanometrului să fie maximă.
Dacă direcția de inducție este definită și dimensiunile bobinei sunt suficient de mici încât câmpul din bobină poate fi considerat omogen, atunci expresia (2) poate fi scrisă sub forma:
unde N este numărul de rotații ale bobinei; S este zona unei revoluții.
Modificarea legăturii de flux atunci când câmpul este oprit este egal atunci când direcția câmpului este inversată.
Ansamblul galvanometric este un instrument de măsură electric cu o lungă perioadă de vibrații naturale a cadrului în mișcare, proiectat să măsoare magnitudinea sarcinii care trece prin el la impulsuri scurte de curent electric.
Dacă timpul de schimbare a legăturii fluxului este mult mai mic decât perioada oscilațiilor naturale ale cadrului galvanometric, încărcarea lanțului este proporțională cu galvanometrul balistic:
unde Cq este sensibilitatea unui galvanometru balistic, [Cn / div]; - pentru construirea unui galvanometru, [afaceri].
Când direcția câmpului magnetic este inversată, combinând (4), (3) și (1), obținem o expresie pentru inducția magnetică:
Astfel, prin plasarea unei bobine mici în mai multe puncte ale câmpului magnetic, valoarea inducției magnetice în aceste puncte poate fi determinată din indicațiile unui galvanometru balistic.
2. Câmpul magnetic pe axa unui solenoid scurt.
Eliminăm o mică secțiune a lungimii solenoidului dx, de-a lungul căreia curentul curge prin forță (Figura 1) și folosim expresia pentru inducția magnetică pe axa curentului circular:
Și integrarea (6) în raport cu x de la 0 la L și trecerea la unghiurile 1 și 2. obținem o expresie pentru inducția magnetică pe axa solenoidului:
unde eu sunt puterea curentului electric care curge prin solenoid; n este densitatea înfășurării (numărul de rotații pe unitatea de lungime a solenoidului).
,
Ordinea de executare a muncii
Instalația de laborator este un solenoid scurt, de-a lungul axei căruia se introduce o bobină de măsurare mică în circuitul galvanometric balistic.
Poziția bobinei de măsurare este determinată de coordonata x, măsurată de la centrul solenoidului. În această lucrare de laborator schimbarea legăturii de flux se face prin comutarea (schimbarea direcției) a curentului care trece prin solenoid.
1. În caseta de dialog "Forța curentă", setați valoarea curentă
(în direcția profesorului I = 0,05, 0,1, 0,15, 0,2 A).
2. Setați x = 0 în caseta de dialog Coordonate X.
3. Activați comutatorul cu ajutorul mouse-ului pe diagramă.
4. Notați refuzul maxim al indicatorului galvanometru . Scrieți valorile lui x și în tabel. Repetați pașii 2, 3, 4, schimbarea valorii coordonatei X (valori recomandate: 3, 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20 cm).
5. Calculați valorile inducției magnetice Vexp. prin formula (5), unde R = Rr. S = d 2/4. Rezultatele sunt înregistrate în tabelul 1.
diametrul solenoidului D = 20 cm;
lungimea solenoidului este L = 20 cm;
înfășurare densitate n = 2,10 3 W / m.
Parametrii bobinei de măsurare și a galvanometrului balistic:
diametrul d = 1 cm, numărul de spire N = 300 vit.
rezistența galvanometrului Rg = 20 Ohm,
sensibilitatea galvanometrului Cq = 9,5, 10 -9 celule / div.
6. Construiți un grafic al dependenței teoretice Bethor = B (x), folosind formula (7) pentru a calcula valorile Bethor. și le scriu într-o masă.
Aplicați valorile experimentale ale inducției magnetice în grafic. Comparați dependențele și trageți o concluzie.
Tabelul 1
Întrebări de test
1. Legea Bio-Savar și principiul superpoziției pentru un câmp magnetic.
2. Câmpul magnetic pe axa curentului circular.
3. Calculul câmpului magnetic pe axa unui solenoid scurt.
4. Metoda balistică de măsurare a inducției magnetice.
5. Sensibilitatea galvanometrului balistic, calculul inducerii magnetice în laboratorul de laborator.
Lucrări de laborator № 5.29к
Modelarea funcționării condensatorului
în circuitul electric
Scopul lucrării. pentru a studia funcționarea unui condensator într-un circuit electric într-o stare instabilă; determină experimental constanta circuitului RC și capacitatea condensatorului.
Lucrarea se face pe PC.
Scurt informații teoretice
R-lanțurile C sunt legături distribuite pe scară largă ale circuitului electric. Să găsim legea variației tensiunii pe condensator atunci când circuitul este închis, adică într-o stare instabilă a afacerilor. Lăsați sursa EMO E0 să fie inclusă într-un circuit cu rezistență electrică R și o capacitate C (Figura 1).
Prin cea de-a doua regulă a lui Kirchhoff se poate scrie
unde UR și UC sunt tensiunea pe rezistorul R și, respectiv, pe condensatorul C. Ecuația (1) poate fi rescrisă în formular
unde q este sarcina pe plăcile condensatorului.
Soluția ecuației (2) are forma
Având în vedere că tensiunea la condensatorul Uc = q / C, avem în sfârșit
Această funcție descrie creșterea tensiunii pe condensator după conectarea sursei EMF. Rata de creștere a tensiunii Uc este determinată de cantitate
care se numește constanta de timp a lanțului RC și care are dimensiunea timpului. Graficul grafic al funcției (3) pentru două valori ale lui este prezentat în figura 2.
Pentru determinarea experimentală a constantei de timp , reprezentăm ecuația (3) în următoarea formă
Luând logaritmul expresiei (5), obținem
Graficul grafic al funcției (6), care este o relație liniară, este prezentat în Fig. La intersecția liniei drepte corespunzătoare funcției (6), cu axa timpului, putem determina constanta de timp :
unde t0 este valoarea de timp corespunzătoare punctului de intersecție cu axa t.
Ordinea de executare a muncii
1. În caseta de dialog "Calculați tensiunea pe capacitate", selectați rezistența circuitului R și a EMF a sursei 0.
2. Obțineți un grafic al tensiunii pe condensator Uc versus timp (butonul "Draw"), selectând intervalul de timp corespunzător .
3. Să investigheze calitativ dependența tensiunii Uc la timp pentru diferite valori ale rezistenței circuitului R, pentru a încheia.
4. Calitativ pentru a investiga caracterul de dependență a tensiunii Uc la timp pentru diferite valori ale rezistenței interne a sursei r, pentru a încheia.
5. Se stabilește conform graficului dependenței Uc = f (t) pentru una din valorile rezistenței lanțului R1 pentru r = 0, cel puțin 5 valori ale lui Uc pentru valori diferite ale timpului t, datele trebuie introduse în tabelul 1.
6. Repetați pasul 5 pentru celelalte două valori R. Înregistrați rezultatele măsurătorilor în Tabelul 1.
7. Conform tabelului, compuneți ln (0-Uc) față de timpul t pentru fiecare rezistență R; asigurați-vă că dependențele sunt liniare.
8. Din grafice, folosind formulele (7) și (4), se calculează valorile lui i pentru R1. R2. R3 și Ci.
9. Determinați valoarea medie a capacității condensatorului Cercetări determinate prin metoda măsurărilor nereproductibile.
Tabelul 1
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: