Физикалық практикум

84 
 
 
  10.8. Әдебиет 
 
10.8.1.Сивухин Д.В. Общие курс физики, Т.1.-М.: Наука,1974.   
10.8.2.  Гольдин  Л.Л.  Руководство  к  лабораторным  занятиям  по  физике.-М.:  Наука, 
1973. 
 
 
 
 
 
№11 Зертханалық жұмыс. 
  СОЛЕНОИДТЫҢ  МАГНИТ  ӨРІСІН  ЗЕРТТЕУ 
 
11.1. Жұмыстың мақсаты 
Ұзындығы шектеулі (қысқа) соленоидтың магнит өрісінің таралуын электромагниттңк 
индукция құбылысы арқылы зерттеу. 
 
11.2. Қысқаша теориялық кiрiспе 
Соленоид  –  цилиндрлік  катушка,  орам  санын  көп  етіп,  орамдары  бұранда  сызық 
құрайтындай  цилиндрге  оралған  сым.  Егер  оның  орамдары  тығыз  орналасқан  болса,  онда 
соленоидты ортақ осі бар тізбектей қосылған дөңгелек токтардың жүйесі деп қарауға болады. 
Соленоидтың  кезкелген  нүктесіндегі  магнит  өрісінің 
В

 индукциясы  берілген  нүктеде 
барлық  жеке  орамдардың  жасайтын  магниттік  индукцияларының  векторлық  қосындысына 
тең. Мөлшері шектеулі соленоидтың осінде жататын x нүктесіндегі магнит индукциясының 
векторы ось бойымен бағытталған, ал оның мәні мына формуламен анықталады: 
    
В х
n
I
L Х
R
L Х
Х
R
Х
0
2
2
2
2
2
           
       (11.1) 
 
мұндағы  L – соленоидтың ұзындығы,    R– оның  орамдарының радиусы, Х –соленоид 
шетінен зерттелінетін нүктеге дейінгі қашықтық,  
I – орамдар арқылы өтетін ток күші, 
n– соленоидтың бірлік ұзындығына  келетін орам саны, 
μ – ортаның салыстырмалы магниттік өтімділігі, 
μ
0
 – магниттік тұрақты,  μ
0
 
 
= 4π 10
-7
 Гн/м 
СИ жүйесінде магнит өрісі В индукциясының өлшем бірлігі тесла (Тл):  [B] = Тл 
Магнит  өрісі  индукциясының  максимал  мәні  соленоид  осіндегі  оның  ортасындағы 
нүктеге сәйкес келетіндігі  (1) өрнектен шығады: 

85 
 
 
В
nI
L
R
L
max
0
2
2
4
 .                                                (11.2) 
 
Егер  соленоидтың  ұзындығы  оның  орамдары  радиусынан  әлдеқайда  басым      L>>R  
болса,  онда  оны  шартты  түрде  шексіз  ұзын  деп  санауға  болады.  Ал  шексіз  ұзын  соленоид 
ішінде магнит өрісі біртекті  болады да, осы жағдайда оның индукциясы мына формуламен 
анықталады: 
 
В
nI
0
 .                                                                  (11.3) 
 
Шектелген соленоидтың магнит өрісінің таралуы шексіз ұзын соленоидтың қарапайым 
жағдайымен  салыстырғанда  әлдеқайда  күрделі.  Ал  күрделі  магнит  өрістерін  теориялық 
әдістермен  анықтау  қиындық  келтіреді,  сондықтан 
В

 магнит  индукциясын  тікелей 
тәжірибеден анықтаған жөн. 
В

 магнит  индукциясының  шамасын  өлшеу  үшін  электромагниттік  индукция 
құбылысын  қолдануға  болады.  Егер  магнит  өрісінің  қайсы  бір  берілген  нүктесіне  ықшам 
контур  орналастырса,  онда  осы  контурды  тесіп  өтетін  магнит  өрісі  өзгерген  жағдайда, 
контурда Ф магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тең электр қозғаушы күш (э.қ.к.) пайда 
болады. Ол электромагниттік индукция заңына (Фарадей заңы) сәйкес Ф магнит ағынының 
өзгеру жылдамдығына тең: 
dФ
dt
 .                                       
                           (11.4) 
Осы  тәжрибеде  контур  ретінде  N  орамнан  тұратын  өлшейтін  катушка  (ӨК)  алынады.  
ӨК-да қозатын э.қ.к. жеке орамдардың э.қ.к.–нің қосындысына тең;  яғни 
N
dФ
dt
NS
dB
dt
  ,                                                        (11.5) 
 
мұндағы   S – ӨК көлденең қимасының ауданы. 
Егер соленоид орамдары арқылы айнымалы ток жүретін болса, онда осы ток туғызатын 
магнит өрісі де айнымалы болады;  яғни 
 
)
t
cos(
B
B
0
 ,                                                
       (11.6) 
 
мұндағы В
0
 – магнит индукциясының амплитудалық мәні, 
– айнымалы токтың циклдық жиілігі. 

86 
 
Сонда  (5),  (6)  формулалардан  ӨК  –да  пайда  болған  индукцияның  э.қ.к.  уақытқа 
байланысты мына заң бойынша 
 
 = 
0
 sin( t)                               
                            (11.7) 
 
өзгеретіндігі шығады, мұндағы   
0 
– э.қ.к.-нің амплитудалық мәні: 
 
0
 = NS B
0
 = kB
0
 ,                   
                              (11.8) 
 
ал 
NS
k
–  өлшейтін  қондырғының  градуировкалық  тұрақтысы  деп  аталады.    Оны 
тәжрибе жүзінде анықтауға болады. 
Индукцияның    э.қ.к.  өлшеуде  қолданылатын  вольтметр  айнымалы  U  кернеудің 
тиімділік  (эффектілік)  мәнін  көрсетеді.  Бұл  кернеу  э.қ.к.–нің    (
0
)  амплитудалық  мәнімен 
байланысты, яғни  
    
0
0
2
2
1
B
k
U
 .                
                        (11.9) 
 
Соленоидтың центріндегі магнит өрісі индукциясының максимал В
max
  мәні  кернеудің 
максимал тиімділік мәніне сәйкес келеді: 
 
             
max
max
kB
U
 .      
 
 
                            (11.10)      
      
(11.8)  —  (11.10)  өрнектерден  мынандай  тұжырым  жасауға  болады:  ӨК–ның  кезкелген 
нүктесінде  табылған  U  тиімділік  кернеудің  соленоидтың  центріндегі  оның  максимал  U
max
 
мәніне  қатынасы  осы  нүктедегі  магнит  B  индукциясының  соленоидтың  центріндегі  оның 
максимал мәніне қатынасына тең:                         
            
max
max
max
B
B
U
U
 .        
 
                            (11.11) 
 
Сондықтан  да  соленоидтың  магнит  өрісі  индукциясының  таралуын,  өлшейтін 
қондырғының  k  градуировкалық тұрақтысын есептемей-ақ, зерттеуге болады. 
 

жүктеу/скачать 3,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: