Тема роботи:

Дослідження магнітного поля довгого провідника зі струмом.

Обладнання:

ПК з програмним забезпеченням MultiLab або портативний комп’ютер Nova 5000; АЦП NovaLink; датчик магнітного поля; довгий провідний дріт (близько 2 м); джерело живлення постійного струму (до 10A); два штативи з правосторонніми лапками; два коротких пластикових стрижня; лінійка (неметалічна); прозора липка стрічка (скотч).

Теоретичні відомості

У відповідності до закону Біо-Саварра-Лапласа індукція магнітного поля нескінченно довгого провідника зі струмом прямо пропорційна до сили струму у провіднику і обернено пропорційна до відстані від нього: Рис. 5.34. Дослідження магнітного поля довгого провідника зі струмом

(1) де μ₀ - магнітна стала; I – сила струму, що проходить через провідник; r – відстань до провідника.

Підготовка обладнання до виконання лабораторної роботи

1. Зібрати обладнання як вказано на рис. 5.34.
2. За допомогою правосторонніх лапок прикріпити пластикові стрижні до штативів.
3. Поставити один штатив на стіл, а інший на підлогу під ним.
4. Зафіксувати за допомогою скотча провідник на обох пластикових прутах так, щоб він торкався краю столу.
5. Зафіксувати лінійку на столі за допомогою скотча так, щоб її нульова поділка торкалася провідника.
6. За допомогою додаткових провідників під’єднати досліджуваний провідник до елемента живлення.
7. Перемикач на панелі датчика магнітного поля вивести у положення високої чутливості.
8. Підключити датчик магнітного поля через АЦП NovaLink до ПК з програмним забезпеченням MultiLab або безпосередньо

до роз’єму 1 (I/O-1) портативного комп’ютера Nova 5000.

9. Здійснити запуск програми MultiLab, у якій натиснути кнопку «Налаштування» на основній панелі і встановити параметри вимірювання в установках для реєстратора даних (датчики: магнітного поля +/-0.2 мТл; роз’єм 1; частота: вручну; вимірювання: 10 вимірювань).

Хід роботи

1. Розташувати край магнітного датчика на позначці лінійки 1 см, при цьому переконатися, що датчик розташований перпендикулярно до краю столу (рис. 5. 34).
2. Натиснути кнопку «Старт» на основній панелі MultiLab, щоб вимірятизначення сили фонового магнітного поля у цій точці. Записатиодержане значення у таблицю з даними.
3. Увімкнути джерело живлення і налаштувати його на 10 A.
4. Натиснути кнопку «Старт» , щоб отримати значення магнітної індукції. Записати отримане значення у таблицю.
5. Пересувати датчик уздовж лінійки з кроком 1 см, знімаючи при цьому показники з використанням кнопки «Старт» .
6. Зберегти отримані експериментальні дані, натиснувши кнопку «Зберегти» на верхній панелі MultiLab.

Значення індукції магнітного поля довгого провідника зі струмом

Фонове магнітне поле мТл =   Тл Завантажити таблицю можна тут: table

Аналіз результатів

1. Експортувати файл з даними, запустивши «Майстер планування» . Зберегти файл у діалоговому вікні.
2. Оберати опцію «Кома» у діалоговому вікні «Опції імпорту».
3. Заповнити таблицю з даними відповідно до назв у заголовках колонок, звертаючи увагу на одиниці вимірювання.
4. Скористатися «Майстром планування», щоб створити графік залежності індукції магнітного поля без фону (вісь y) від відстані r до дроту (вісь x).
5. Провести аналіз графіка.

Рис. 5.35. Етап дослідження:побудова графіка B=f(r)

6. Використовуючи інструменти MultiLab, створити графік залежності індукції магнітного поля (вісь y) від величини 1/r (вісь x) як це зображено на рис. 5.35.
7. «Підігнати» пряму лінію, що проходить через точки даних. Які одиниці кута нахилу здобутої лінії?
8. Використати значення кута нахилу прямої, отриманої наближенням, для розрахунку магнітної сталої μ₀. Порівняти результати з відомим значенням: μ₀ = 4π⋅10^-7 Гн/м.

Додаткові завдання

1. Дослідити залежність B=f(I).
2. Дослідити магнітне поле двох паралельних провідників, якщо їх струми мають: а) однаковий напрямок; б) протилежний напрямок.