Указания по выполнению наблюдений

1. Включить генератор, питающий катушку кругового тока, измерить силу тока, протекающего в катушке. Поместить катушку-датчик в центр витка, поворачивая датчик в плоскости планшета, измерить максимальное значение напряжения, индуцированного в катушке. Пользуясь выражением (1) и параметрами макета, указанными на панели установки, вычислить значение индукции магнитного поля в центре витка и определить масштабный коэффициент (Тл/В) для данного макета. Здесь и далее координаты датчика определять по положению центра его проекции на плоскость планшета.
2. Перемещая датчик от центра витка вдоль его оси (ось у на рис. 1), измерить значения индукции магнитного поля в 10 – 15 точках с обеих сторон от плоскости витка.
3. Перемещая датчик от цента витка вдоль его радиуса, измерить значения индукции магнитного поля в 10 – 15 точках внутри витка и в 10 – 15 точках вне его.
4. Поместив датчик в произвольной точке, координаты которой находятся за пределами витка, измерить в этой точке значения составляющих B_x; B_y и модуля В вектора магнитной индукции.

Задание на подготовку к работе:

1. Выполните индивидуальное домашнее задание № 5.
2. Изучите описание лабораторной работы.
3. Выведите подробно формулу для расчета значений магнитной индукции на оси витка (докажите справедливость выражения (1)).
4. Запишите расчетную формулу для определения градуировочного коэффициента.
5. Выведите формулы для определения погрешностей проекций индукции магнитного поля и ее результирующих величин, основываясь на величинах инструментальных погрешностей измерения индуцированного напряжения и координат.
6. Подготовьте бланк Протокола наблюдений, основываясь на содержании раздела «Указания по проведению наблюдений», разработайте и внесите в бланк Протокола наблюдений подходящие таблицы для записи результатов измерений, описанных в пунктах 1; 2; 3; 4.

Задание по обработке результатов:

1. По данным таблиц наблюдений определите значения индукции магнитного поля в точках, где проводились измерения (пункты 2; 3; 4). Нанесите на графики ход изменения индукции магнитного поля (для измеренных значений индукции магнитного поля на оси витка - только экспериментальные точки).
2. Рассчитайте, используя выражение (1), значения индукции магнитного поля на оси витка в тех же точках, где проводились измерения. Нанесите на график расчетную кривую хода изменения индукции магнитного поля на оси витка. Сравните результаты эксперимента и расчета.
3. Начертите на листе миллиметровой бумаги формата А4 эскиз установки с осями координат и проекцией на плоскость листа катушки кругового витка. Рассчитайте и нанесите на чертеж несколько векторов индукции магнитного поля (для 6 – 8 точек в каждой области, где проводились измерения).
4. Рассчитайте для выбранных векторов индукции погрешности их модулей, запишите полученные результаты в стандартном виде на чертеже, рядом с соответствующим вектором.
5. Рассчитайте магнитный момент витка с током. Определите максимальный вращающий момент, действующий на виток в магнитном поле Земли на широте Санкт-Петербурга.
6. Сформулируйте выводы по проведенному исследованию.

Контрольные вопросы

1. Какова природа источников магнитного поля?
2. Сформулируйте закон Био – Савара – Лапласа.
3. Продемонстрируйте вывод формулы (1).
4. Получите из формул (5) выражения для составляющих индукции магнитного поля в декартовой системе координат.
5. Изобразите качественно магнитное поле кругового тока.

[U1]Исправлена формула (вместо R надо писать R²)