Методика проведения эксперимента. 5.7.1 Собрать цепь по схеме, изображенной на рисунке 5.6.

5.7.1 Собрать цепь по схеме, изображенной на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 – Электрическая схема для выполнения работы

5.7.2 Перемещая пластину 4 (рисунок 5.5), установить компас у середины соленоида. Координату х центра компаса отсчитать по шкале, нанесенной на пластину 4, и занести в таблицу 5.1.

5.7.3 Вращая соленоид вокруг вертикальной оси, установить его так, чтобы северный полюс магнитной стрелки совпадал с делением " 0" шкалы компаса (при этом ось соленоида будет перпендикулярна направлению север-юг).

5.7.4 Замкнуть цепь. При этом стрелка отклонится от первоначального положения. Подобрать ток, при котором стрелка отклоняется на угол φ = 45°, 30° или 60°. Значение угла φ занести в таблицу 5.1.

5.7.5 Перемещайте пластину 4 вместе с компасом от одного края соленоида до другого. Через 2 - 3 см измерить углы отклонения стрелки компаса. Расстояния х центра компаса, отсчитываемые по шкале, нанесенной на пластине 4, и соответствующие им углы отклонения φ занести в таблицу 5.1.

5.7.6 По данным таблицы 5.1 построить график зависимости В = F (х). По полученному графику охарактеризовать магнитное поле длинного соленоида вдали от краев соленоида и у краев соленоида.

5.7.7 Рассчитать абсолютную погрешность измерения модуля вектора магнитной индукции для середины соленоида по формуле:

,

где B ₀ = 1, 83× 10^-5 Тл - горизонтальная составляющая магнитного поля Земли для Орла; Δ B ₀ = 0, 01× B ₀; Δ φ - погрешность в измерении угла отклонения стрелки компаса.

При цене деления шкалы компаса 3⁺ можно считать, что Δ φ =1, 5⁺/53 °радиан.

5.7.8 Измерить длину соленоида l. Подсчитать число витков N в соленоиде и по формуле е = μ ₀ I, найти теоретическое значение модуля вектора магнитной индукции в соленоиде, где n = N∕ l. Сравнить это значение с экспериментально найденным.

Таблица 5.1 – Результаты измерений и вычислений

5.7.9 Разомкнуть цепь (рисунок 5.6). Удалить компас из соленоида и поместить его рядом с соленоидом вблизи его середины. Замкнуть цепь и пронаблюдать отклонение стрелки компаса. Какой вывод следует из этого эксперимента?

ПРИМЕЧАНИЕ. При проведении измерений рядом с соленоидом не должны находиться стальные предметы. Миллиамперметр и аккумулятор следует располагать как можно дальше от соленоида.

Контрольные вопросы

А) От чего зависит величина индукции магнитного поля внутри соленоида?

Б) Запишите и сформулируйте закон полного тока.

В) Выведите формулу для индукции магнитного поля соленоида, пользуясь законом полного тока.

Г) Как, зная значение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли для данного места определить вектор магнитной индукции исследуемого магнитного поля.

Рекомендуемая литература

1. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики. ‑ М.: Высшая школа, 1989. § 21.1, 21.2, 22.1-22.3.

2. Савельев И. В. Курс физики. Т. 2. ‑ М.: Наука, 1987. § 39-41, 47, 50.