Магнетизм

Электр жəне магнетизм
39
 
 
2-
сурет
.
а
) 
соленоидтың
өстік
нүктесіндегі
толық
өрісті
жəне
ə
) 
соленоидтың
dz
элементар
бөлігі
тудыратын
өрісті
есептеуге
мысал
Енді
2-
а
суретте
көрсетілген
соленоидтың
өрісін
есептеуді
қарастырайық
. 
Соленоидтың
бірлік
ұзындығына
n
орам
келетін
болсын
, 
сонда
dz
бөлікте
ndz
орам
болады
. 
Осы
орамдар
соленоидтың
0 
нүктесінде
(6)-
ға
сəйкес
мынадай
өріс
кернеу
-
лігін
туғызады
: 
.
2
3
2
ndz
r
IR
dH
z

(7) 
2-
ə
суретте
dz
элемент
, 
r

радиус
-
вектор
жəне

мен

d
бұрыштары
бөлек
кескінделген
. 2 
а
жəне
2 
ə
-
суреттердегі
геометриялық
сызбалардан
мыналарды
алуға
болады
: 
,
sin

R
r

.
sin


rd
dz

(8) 

40
М
.
Қ
.
 Досболаев
Осылайша
, (8)-
ді
(7)-
ге
қойып
, 
1

-
ден
2

-
ге
дейін
инте
-
гралдасақ
, 
соленоидтың
өсі
бойынша
толық
магнит
өрісін
аламыз
: 






2
1
.
cos
cos
2
1
sin
2
1
2
1






In
d
In
H
z
(9) 
Бұл
теңдеу
шексіз
ұзын
соленоид
жағдайында
келесідей
болады
: 
,
0
1


,
2



.
In
H
z

(10) 
Өлшеу
 
əдісі
.
Бұл
жұмыста
солениод
өсіндегі
магнит
өрісінің
кернеулігін
эксперименттік
зерттеу
үшін
Холл
құбылысына
негізделген
əдіс
пайдаланылады
, 
яғни
Холл
датчигі
. 3-
суреттте
оның
графикалық
түрде
кескінделуі
көрсетілген
. 
Оның
жұмыс
істеу
принципі
Лоренц
заңына
негізделген
. 
Егер
көлденең
қимасы
h
a

өткізгіш
пластинка
арқылы
тығыздығы
j

ток
жі
-
беріліп
оны
индукциясы
B

магнит
өрісіне
орналастырса
, 
онда
магниттік
күш
(
Лоренц
күші
) 
зарядтарды
h
l

қима
жазық
-
тығына
ығыстырады
, 
осылайша
, 
олардың
үлкен
айырымы
салдарынан
j

жəне
B

векторларына
перпендикуляр
кернеулігі
E

электр
өрісі
пайда
болады
(3-
сурет
). 
Осы
жағдайда
пайда
бо
-
латын
x


потенциалдар
айырымы
(
Холл
ЭҚК
) 
ток
шамасына
жəне
магнит
өрісінің
индукциясына
пропорционал
болады
: 
,
h
B
i
R
jBa
R
x
x
x





(11) 
мұндағы
.
jah
i



Электр жəне магнетизм
41
 
 
3-
сурет
.
Холл
ЭҚК
пайда
болуын
түсіндіру
x
R
пропорционалдық
коэффициент
Холл
тұрақтысы
деп
аталады
. 
Жұмыста
басқарушы
тогы
Х
501
90
мА
i
д

маркалы
жартылай
өткізгіштік
Холл
датчигі
пайдаланылады
, 
өйткені
Холл
тұрақтысы
жартылай
өткізгіштер
үшін
өткізгіштерге
қара
-
ғанда
едəуір
үлкен
болады
. 
Соленоидтың
магнит
өрісінің
күш
сызықтары
оның
өсі
бойымен
бағытталған
, 
сондықтан
Холл
датчигі
соленоидқа
кір
-
гізілетін
арнайы
штоктың
ұшына
орналастырылуы
тиіс
. 
Дат
-
чиктің
магнит
өрісі
бағытындағы
қалыңдығы
– 
мм
2
.
0

h
. 
Соленоид
өсі
бойынша
датчикті
керекті
жерге
орналастыру
үшін
штоктың
бүйір
қырына
миллиметрлік
шкала
салынған
. 
Магнит
өрісі
болмаған
жағдайда
Холл
датчигінде
ЭҚК
нөлге
тең
болуы
тиіс
. 
Бірақ
та
əртүрлі
қосалқы
құбылыстар
салдарынан
, 
мысалы
, 
датчиктің
шығыс
электродтарының
жеткілікті
дəл
орнатылмауынан
, 
өлшеуіш
аспап
соленоидта
ток
болмаған
жағдайдың
өзінде
қайсыбір
потенциалдар
айырымын
көрсетуі
мүмкін
. 
Қателіктерді
болдырмау
үшін
өлшеулерді
соленоидтқа
əртүрлі
бағытта
ток
беріп
екі
рет
тəжірибені

42
М
.
Қ
.
 Досболаев
қайталау
керек
. 
Сонда


2
1
2
1
x
x
x








. 
Алайда
беріл
-
ген
жұмыста
соленоидтағы
ток
бағытының
өзгертілуі
көздел
-
меген
. 
Сондықтан
өлшеу
қателігі
–
x

ФПЭ
-04 
құжатында
көрсетілген
. 
 
Қондырғының
 
техникалық
 
сипаттамасы
 
 
n
(
соленоидтың
орам
саны
) = 2098; 
L
(
соленоидтың
ұзындығы
) = 166 
мм
;
d
(
соленоидтың
диаметрі
) = 62 
мм
. 
Жұмысты
 
орындау
 
тəртібі
 
1-
тапсырма
.
Соленоидтан
өтетін
əртүрлі
ток
мəндеріндегі
соленоидта
туатын
магнит
индукциясын
зерттеу
. 
1.
ФПЭ
-04 
қондырғысы
, 
сандық
вольтметр
жəне
қорек
көз
-
дерін
өзара
жалғап
, 
оқытушы
немесе
лаборант
электр
тізбегінің
дұрыс
жиналғандығын
тексергеннен
кейін
ғана
іске
қосыңыз
. 
2.
Холл
датчигі
бар
штокты
соленоид
өсінің
ортасына
орна
-
ластырып
(
шкала
бойынша
“100”), 
соленоидтың
0,5; 1; 1,5; 2 
А
токтары
үшін
Холл
ЭҚК
-
ін
өлшеңіз
. 
Өлшенген
мəндерден
аспап
құжатында
көрсетілген
x

түзетуді
алып
тастау
керек
. 
Алынған
нəтижелерді
1-
кестеге
толтырыңыз
. 
1-
кесте
 
Өлшеу
№
Соленоид
тогы
A
I
c
,
Холл
датчигінің
ЭҚК
-
і
mB
x
,

Магнит
индукциясы
T
л
B
,
Холл
тұрақтысы
А
Тл
м
B
R
x


,

Электр жəне магнетизм
43
 
3.
Магнит
өрісі
индукциясын
c
I
ток
күшінің
берілген
мəн
-
дері
үшін
(10) 
жəне
(1) 
формулалары
бойынша
есептеп
, 
əрбір
өлшеу
үшін
x
R
Холл
тұрақтысы
мəндерін
(11) 
формула
бойынша
табыңыз
. 
Нəтижелерді
1-
кестеге
толтырыңыз
. 
x
R
-
тің
орташа
мəні
қандай
?
 
c
I
f
B

жəне
 
c
x
I
f



тəуелділіктерінің
графиктерін
тұрғызыңыз
. 
2-
тапсырма
.
Магнит
өрісі
индукциясының
соленоид
өсі
бойынша
таралуын
зерттеу
.
1.
Соленоидтан
өтетін
токты
1,5 
А
-
ге
қойыңыз
.
2.
Холл
датчигі
бар
штокты
соленоид
өсі
бойымен
∆
z=10 
мм
қадаммен
жылжыта
отырып
, 
Холл
ЭҚК
-
ін
өлшеңіз
. 
Алынған
нəтижелерді
2-
кестеге
енгізіңіз
. 
А
5
.
1

c
I
 
 

2-
кесте
 
Датчиктің
орны
z
, 
мм
10 20 30 40 … 200 
Холл
датчигінің
ЭҚК
-
і
, 
mB
Индукция
, 
Тл
3.
Магнит
өрісінің
B
индукциясын
Холл
датчигінің
əрбір
орны
үшін
(11) 
формуласы
бойынша
есептеңіз
. 
Есептегенде
1-
тап
-
сырмада
алынған
x
R
мəндерін
пайдалану
керек
. 
Нəтижелерді
2-
кестеге
енгізіңіз
жəне
осы
нəтижелер
бойынша
 
z
f
В

тəуелділігі
графигін
тұрғызыңыз
.
4.
Өлшеу
қателіктерін
есептеңіз
. 
5.
Орындалған
жұмыстар
бойынша
қорытынды
жазыңыз
. 

44
М
.
Қ
.
 Досболаев
Өзін
-
өзі
 
тексеру
 
сұрақтары
: 
1.
Био
-
Савар
-
Лаплас
заңын
тұжырымдаңыз
. 
Осы
заңды
пайда
-
ланып
тогы
бар
дөңгелек
орам
өсіндегі
магнит
өрісінің
индукциясы
үшін
формуланы
қорытып
беріңіз
. 
2.
L
контуры
бойынша
B
векторының
циркуляциясы
жайын
-
дағы
теореманы
тұжырымдаңыз
. 
Осы
теореманы
қолданып
шексіз
соленоидтың
магнит
өрісі
индукциясы
үшін
формуланы
қорытып
беріңіз
. 
3.
Суперпозиция
принципін
пайдаланып
, 
шексіз
соленоидтың
магнит
өрісі
индукциясы
үшін
формуланы
қорытыңыз
. 
4.
Холл
ЭҚК
үшін
формуланы
тұжырымдаңыз
. 
5.
 
z
f
В

тəуелділігін
зерттеу
үшін
өлшеу
схемасын
сызып
көрсетіңіз
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

жүктеу/скачать 3,9 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: