Katedra Podstaw Elektroniki

Laboratorium Fizyki

Temat: Badanie właściwości magnetycznych solenoidu

IMIĘ I NAZWISKO:

Piotr Rokuszewski

Natan Szymański

GRUPA: Ez1

Prowadzący:

Dr hab. Bohdan Andrzejewski

Koszalin, Data wykonania:

15.03.2010

1.Cel eksperymentu

1.Sprawdzenie zależności teoretycznej indukcji magnetycznej solenoidu B w funkcji prądu I

2.Sprawdzenie zależności teoretycznej indukcji magnetycznej solenoidu B w funkcji gęstości

liniowej zwojów solenoidu n

3.Wyznaczenie przenikalności magnetycznej próżni μ_0.

2.Podstawy teoretyczne

Wektor pola magnetycznego B w punkcie P, generowanego przez przewodnik, z płynącym prądem I, podaje się w postaci sumy (całki) odpowiednich udziałów cząstkowych dB, pochodzących od odcinków przewodnika o długości wektorowej ds.

gdzie
jest przenikalnością magnetyczną próżni, a r to długość wektora r skierowanego od danego elementu ds przewodnika do punktu P.
Obliczenie całkowitej wartości pola magnetycznego wymaga całkowania zależności (1). W wielu przypadkach obliczanie takiej całki jest bardzo skomplikowane i tylko dla cewek o prostych kształtach wyznaczane są postaci analityczne wzorów.

Aby policzyć pole magnetyczne cewki długiej wybrano powierzchnię A i krzywą S jak na rysunku 1. Cewka jest na tyle długa, że wektor pola magnetycznego B wewnątrz jest równoległy do osi cewki a na zewnątrz cewki wartość wektora B jest znikoma. To oznacza, że tylko w części S₁ o długości L krzywej całkowania S wartość odpowiedniej całki (2) nie będzie równa zeru.

Ostatecznie indukcja pola magnetycznego wewnątrz solenoidu wynosi:

gdzie I to prąd płynący przez cewkę a n to gęstość liniowa zwojów na jednostkę długości solenoidu (N/L).

3.Układ

Przebiegiem doświadczenia jest wykonanie dwóch serii pomiarów. We wszystkich

pomiarach mierzymy indukcję magnetyczną. W pierwszej serii pomiarów badamy

zależność indukcji magnetycznej od natężenia prądu płynącego przez solenoid.

W następnej serii wyznaczamy wielkości indukcji magnetycznej w zależności od długości solenoidu.

Z otrzymanych wyników obliczamy wartość doświadczalną μ₀ i porównujemy ją z wartością katalogową.

4.Wykresy

5.Wnioski

Przenikalność magnetyczna w próżni μ₀ jest uzależniona od długości L solenoidu, średnia wartość μ₀ wynosi 1,72x10^-6 ± 1,52x10^-7. B indukcji magnetycznej jest wprost proporcjonalna do długości solenoidu i proporcjonalna do płynącego przez nią prądu. Wyniki doświadczalne są zgodne z teoretycznymi. Błędy pomiarowe powstały w znacznej mierze w wyniku problemu z ustaleniem dokładnej długości solenoidu.

Rys.1 Linie pola magnetycznego cewki długiej

---