Краткая теория. Цель работы:экспериментальное изучение распределения магнитного поля вдоль оси соленоида конечной длины.

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

Цель работы: экспериментальное изучение распределения магнитного поля вдоль оси соленоида конечной длины.

Приборы и материалы: лабораторный стенд, имеющий соленоид, датчик индукционный на рейтере, плату объектов; генератор сигналов; осциллограф; прибор для изменения силы тока; набор соединительных проводов.

Краткая теория

Соленоидом называют катушку цилиндрической или иной формы из проволоки, витки которой намотаны в одном направлении (рис. 8.1).

Магнитное поле соленоида представляет со­бой результат сложения полей создаваемых круго­выми токами, расположенными вплотную и имеющими общую ось. Сечение соленоида схема-

тично показано на рис. 8.2.

Распределение магнитной индукции по длине соленоида вдоль его оси О₁О₂ описывается выражением:

, (8.1)

где – сила тока, протекающего по соленоиду; – магнитная постоянная; – число витков на единице длины; и – углы между осью соленоида (по направлению вектора ) и прямыми от исследуемой точки А до концов соленоида (точки Е и С соответственно).

Для бесконечно длинного соленоида магнитная индукция вычисляется по формуле:

. (8.2)

Индукция магнитного поля в любой точке на оси соленоида конечной длины всегда меньше индукции магнитного поля бесконечно длинного соленоида в раз, или с учетом (8.1) и (8.2):

,

откуда

. (8.3)

Зная геометрические параметры соленоида (длину и диаметр ), можно рассчитать и , а следовательно, и индукцию магнитного поля для любой точки оси соленоида. Для центра соленоида выражение для индукции имеет наиболее простой вид (в этом случае ).

Обозначив , а и подставив в (8.3) получим выражение для индукции магнитного поля в центре соленоида, :

,

из геометрических соображений:

,

тогда

или

. (8.4)