Густина магнітного потоку котушок різної довжини з Cobra SMARTsense

Схема досліду

Котушки вбудовують у багато електронних приладів. Їх використовують, наприклад, у трансформаторах, електродвигунах або гучномовцях.

Котушки створюють магнітне поле лише тоді, коли їх під'єднано до джерела струму. При цьому сила магнітного поля залежить від відстані до середини котушки. Усередині котушки напруженість магнітного поля майже стала, тоді як поза котушкою вона швидко слабшає.

Попередні знання

Учні мають бути обізнані з основами густини магнітного потоку і знати, що котушка, крізь яку тече струм, створює магнітне поле.

Принцип

Густина магнітного потоку всередині довгої тонкої котушки майже стала і поза котушкою швидко спадає. Для циліндричної котушки з радіусом і довжиною густина магнітного потоку уздовж осі становить:

При цьому - магнітна проникність, - сила струму, а - кількість витків. - це середина котушки, а - кінці котушки.

Навчальна мета

У цьому досліді треба дослідити густину магнітного потоку залежно від відстані до середини котушки, крізь яку тече струм, і залежно від довжини котушок (за однакової кількості витків і діаметра).

Завдання

1. Вимірювання густини магнітного потоку котушки з , Ø і з витками вздовж поздовжньої осі котушки.

2. Вимірювання густини магнітного потоку котушки з , Ø і з витками вздовж поздовжньої осі котушки.

3. Накладання і порівняння вимірювань.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Електромагніт на екскаваторі

В електромагнітах, як-от тут на екскаваторі, у трансформаторах чи в гучномовцях вбудовано котушки. Котушка створює магнітне поле, коли її під'єднано до струму. При цьому напруженість магнітного поля найбільша в середині котушки і швидко спадає зі збільшенням відстані поза котушкою. Особливий випадок становлять довгі тонкі котушки, бо в них напруженість магнітного поля всередині майже стала по всій довжині.

У цьому досліді ти дізнаєшся, як напруженість магнітного поля котушки залежить від відстані до середини котушки та від її довжини.

1. Виміряй густину магнітного потоку котушки з , Ø і з витками вздовж поздовжньої осі котушки.

2. Виміряй густину магнітного потоку котушки , Ø і з витками вздовж поздовжньої осі котушки.

3. Наклади й порівняй вимірювання.

iOS

Android

Windows

Склади дослід згідно з рисунком ліворуч: для цього з'єднай послідовно блок живлення (постійний струм) і котушку з .

Зважай при цьому на правильну полярність котушки, тобто праворуч мінус, а ліворуч плюс, як на рисунку.

Установи на блоці живлення при (правий упор). Завдяки ввімкненому таким чином обмеженню струму тепер можна регулювати силу струму.

Увімкни блок живлення.

Запусти на планшеті measureAPP і ввімкни датчик магнітного поля Cobra SMARTsense (утримуй кнопку I/O прибл. 3 секунди).

Вибери в measureAPP датчик і так з'єднай його із застосунком. Наведені налаштування треба, як видно на рисунку ліворуч, виконати:

• Точний діапазон вимірювання ( ... )
• Частота вимірювання:

Крім того, для запису значень вибери "точково".

У пункті «Канал вимірювання» вибери лише поздовжній напрямок датчика, щоб вимірювалася лише густина магнітного потоку в напрямку поздовжньої осі датчика.

Розташуй датчик у котушці так, щоб вістря було в середині котушки. Відкалібруй датчик на нуль:

'Налаштування' > 'Обнулити'.

Установи на блоці живлення силу струму прибл. . Розташуй датчик магнітного поля перед котушкою.

1. Зменшуй відстань до середини котушки кроками по і для кожного положення записуй точку вимірювання натисканням кнопки.

Таким чином вісь x вимірювання відповідає: .

2. Після останнього виміряного значення знизь силу струму до нуля і вимкни блок живлення. Збережи свої виміряні значення.

1. Збережи останнє вимірювання в теці внизу ліворуч і зміни тепер у каналі вимірювання Bx[mT] на коліщатку колір на будь-який інший.

2. Заміни встановлену котушку на котушку з , розташуй датчик знову в середині котушки, знову ввімкни блок живлення і повтори запис значень, як для попередньої котушки.

3. Після останнього виміряного значення вимкни блок живлення і збережи свої виміряні значення.