ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА С ПОМОЩЬЮ ДАТЧИКА ХОЛЛА.
Цель работы: ознакомление с одним из методов получения магнитного поля в пространстве при помощи плоской катушки с током, экспериментальное определение значений магнитной индукции на оси соленоида.
Известно, что источником магнитного поля являются либо постоянные магниты, либо проводники с током. Между проводниками, по которым протекают электрические токи, возникают одномоторные (механические) силы взаимодействия, зависящие от силы этих токов и расположения проводников относительно друг друга. Во всех точках пространства, окружающего произвольный проводник с током, всегда существует обусловленное этим током поле сил. Это поле называется магнитным полем тока. Термин «магнитное поле» был введен английским физиком М. Фарадеем, считавшим, что как электрические, так и магнитные взаимодействия материального поля. осуществляются посредством единого Природа макроскопического магнитного поля, создаваемого проводниками с током, заключается в движении электрически заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов). Основной характеристикой магнитного поля, представляющей собой среднее значение суммарного действия микроскопических полей, созданных отдельными микрочастицами, является вектор магнитной индукции
Технические условия и комплектующие.
Напряжение питания ~220 В
Мощность не более 100 Вт
Ток соленоида не более 2.5 А
Точность измерения магнитного поля 0,03мТл
СОСТАВ МОДУЛЯ ФЭЛ-3:
Блок питания 1 шт.
Соленоид 1 шт.
Высокочувствительные датчики Холла 18 шт.
Блок измерения 1 шт.
Устройство и принцип работы
Соленоид, магнитное поле которого надо определить, представляет собой совокупность большого количества витков медного провода, близко расположенных на непроводящем каркасе. Вдоль оси катушки, перпендикулярно ее плоскости, расположена пластина с укрепленными через каждый сантиметр датчиками Холла. Координаты положения текущего включенного датчика a относительно левого края соленоида выводятся на LCD дисплей. Переключение датчиков осуществляется нажатием кнопок «ДАТЧИКИ». Длина соленоида L=0,18 м, количество витков N=550, средний радиус намотки витков R=0,025м. Для плавного изменения тока катушки служит кнопка «ТОК КАТУШКИ». Текущее значение установленного тока выводится на LCD дисплей в Амперах. Тесламетр, собранный на основе высокочувствительного датчика Холла, применяемый в этой работе, позволяет определить магнитное поле с точностью 0,03 мТл. При этом показания датчика колеблются возле некоторого среднего значения в пределах ошибки.
Порядок работы и настройка лабораторного модуля.
Перед включением установки в сеть проверить целостность сетевых проводов.
1. Включить установку в сеть напряжением ~220 В. Перевести переключатель «СЕТЬ» на панели в положение «ВКЛ», при этом должен загореться сигнальный светодиод.
2. Установить ручкой «ТОК КАТУШКИ» одно из допустимых значений тока, протекающего по обмотке соленоида.
3. Переключая нажатием кнопок «ДАТЧИКИ» датчики Холла, расположенные на оси соленоида через 1 см, снять зависимость индукции магнитного поля соленоида от координаты а, отсчитываемого от левого края катушки.
4. Магнитное поле индуцируется на жидкокристаллическом индикаторе в мТл, показания прибора могут изменяться в пределах ошибки определения поля 0,02 мТл относительно среднего значения.
5.Для каждого положения датчика а провести теоретический расчет магнитного поля и построить теоретический график распределения поля с нанесенными на него экспериментальными точками.
6. Повторить действия пп. 2-5 для других токов соленоида.
7. По окончании работы перевести переключатель «СЕТЬ» в положение «ВЫКЛ» и выключить установку из сети.