Описание установки. 
Магнитное поле тока. 
Закон Био-Савара-Лапласа

Общий вид лабораторной установки изображен на рис. 7.

Магнитная индукция измеряется при помощи датчика Холла, который подключается к модульному порту «Кобра 3» через измерительный модуль Тесла.

Для регистрации тока устройство «Датчик на 6 А» соединяется с аналоговым входом «Analog In 2/S2» измерительного блока «Кобра 3» .Исследуемая катушка подключается источнику питания УИП и датчику тока на 6 A согласно рис. 8.

Положение датчика Холла вдоль оси соленоида регистрируется с помощью датчика перемещения. Схема подключения датчика перемещения к блоку «Кобра 3» изображена на рис. 9.

Рисунок 9 — Схема подключения датчика перемещения к измерительному блоку «Кобра 3» .

Выполнение работы и обработка измерений Упражнение 1.

• 1. Соберите экспериментальную установку согласно рис. 1?3.
• 2. Включите компьютер. Запустите программу для проведения измерений и выберите в меню «Gauge» («Устройство») «Cobra 3 Force/Tesla». Установите (выберите) параметры в диалоговом окне, как показано на рис. 10.

Рисунок 10 — Окно определения параметров измерителя «Сила/Тесла»

3. При установке окна 1 (display 1) подтвердите показ в этом окне величины магнитной индукции (Flux density B); окна 2 (display 2) — показ величины силы тока (Current I); окна 3 (display 3) — показ положения (Distance) датчика Холла.

При установке окна диаграммы 1 (diagram 1) введите параметры, как показано на рисунке 11.

Рисунок 11 — Окно установки параметров «Display options» («Параметры экрана») измерителя «Сила/Тесла».

4. Проведите калибровку датчика перемещения. Для этого нажмите кнопку «Options» («Опции») и установите параметры в окне установки для «Angle/Distance» («Угол/Расстояние») как показано на рисунке 12. Для проведения калибровки обмотайте нить, привязанную к штативу с датчиком Холла, один раз вокруг шкива датчика движения и, нажав кнопку «Start» («Старт») в окне определения параметров «Угол/Расстояние», переместите штатив с датчиком Холла точно на 10 см вдоль линейки. Нажмите кнопку «Stop» («Стоп») в том же окне.

5. Проведите калибровку датчика Холла. Для того установите параметры в окне «Калибровка» «Calibration», как показано на рисунке 13. Нажмите кнопку «Calibrate» («Калибровать») в этом же окне.

Рисунок 13 — Окно установки параметров «Калибровка» («Calibration») измерителя «Сила/Тесла».

6. Установите параметры в окне «Flux density» («Плотность потока») и в окне «Voltage/Current» («Напряжение/Сила тока»), как показано на рисунках 14 и 15, соответственно.

Рисунок 15 — Окно установки параметров «Напряжение/Сила тока» («Voltage/Current»).

• 7. Начните измерения, нажав кнопку «Continue «(«Далее»).
• 8. Расположите датчик Холла в центре катушки, сориентировав его вдоль ее оси.
• 9. Источник питания должен работать в режиме источника постоянного тока (над регулятором тока должен гореть красный сигнал светодиода). Для этого первоначально поставьте регулятор напряжения в среднее положение (? 6 В).
• 10. Начните запись данных, щелкнув на кнопке «Start measurement» («Начать измерения»).
• 11. Плавно вращая ручку регулировки тока и изменяя силу тока с шагом 0,1−0,5А (Параметры катушки и максимально возможное значение силы тока указаны на торце катушки) измерьте величину магнитной индукции в центре катушки при различных значениях силы тока.
• 12. Завершите опыт, щелкнув по кнопке «Stop measurement».
• 13. Ручку регулировки тока поверните в крайнее левое положение, понизив ток до нуля.
• 14. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу

№.	I, мA.	B (0), мТл.	N.	L, м.	R, м.	I•B (0), мА•мТл.	I2, мА2	мА•мТл.	мА2
…

15. Используя МНК (см. приложение А), рассчитайте величину магнитной постоянной по формуле.

.

14. Постройте график зависимости .

Упражнение 2.

• 1. Повторите пункты 1−7 упражнения 1.
• 2. Расположите датчик Холла на одном из краев катушки, сориентировав его вдоль ее оси.
• 3. Источник питания должен работать в режиме источника постоянного тока (над регулятором тока должен гореть красный сигнал светодиода). Для этого первоначально поставьте регулятор напряжения в среднее положение (? 6 В).
• 4. Начните запись данных, щелкнув на кнопке «Start measurement» («Начать измерения»).
• 3. Плавно вращая ручку регулировки тока, выставьте заданное преподавателем значение силы тока. Параметры катушки и максимально возможное значение силы тока указаны на торце катушки. Перемещая датчик Холла вдоль оси катушки с интервалом 1 см, измерьте магнитную индукцию на оси катушки.
• 4. Завершите опыт, щелкнув по кнопке «Stop measurement».
• 5. Ручку регулировки тока поверните в крайнее левое положение, понизив ток до нуля.
• 6. По формуле (9) рассчитаете теоретическое значение магнитной индукций в измеренных точках.
• 7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу

8. В одной системе координат постройте график теоретической и экспериментальной зависимости .

Контрольные вопросы.

• 1. Назовите источники магнитного поля.
• 2. Охарактеризуйте магнитное поле кольцеобразного проводника и соленоида (катушки).
• 3. Сформулируйте закон Био — Савара — Лапласа.
• 4. Рассчитайте напряженность магнитного поля на оси витка с током.
• 5. Получите и проанализируйте формулу для расчета магнитной индукции на оси катушки.
• 6. Можно ли назвать линии напряженности магнитного поля силовыми линиями?
• 10. Объясните явление Холла. Как и для чего можно использовать данное явление?