Ii-qism: elektromagnetizmdan laboratoriya ishlari to’plami

2.20. SOLENOID O’QDAGI MAGNIT MAYDONNI O’RGANISH.


Ishning maqsadi: tokli solenoid hosil qilgan magnit maydonning induksiyasini uning o’lchamligi va shakliga bog’liqligini o’rganish.
Kerakli asbob va qurilmalar: solenoid o’qi bo’ylab siljiy oladigan shkalali sterjenga o’rnatilgan “sinash g’altagi”, galvanometr, o’zgarmas tok manbai, reostat, kalit-kommunator, ulash simlari.
Nazariy qism
Solenoid bir xil radiusli umumiy o’qqa o’ralgan spiraldan iborat. Solenoidning induktivligi uning geometrik shakliga, o’lchamligiga va muhitning magnit xususiyatiga bog’liq bo’lib, quyidagi formula bilan aniqlanadi.
(1)
Bunda µ -muhitning nisbiy magnit sindiruvchanligi, µ₀ -magnit doimiysi bo’lib uning “SI” sistemasidagi son qiymati quyidagiga teng.
(2)
solenoidning uzunlik birligiga mos kelgan o’ramlar soni. S – solenoidning ko’ndalang kesim yuzi.
Magnit maydonning induksiyasi B magnit maydon kuchlanganligi H bilan quyidagicha bog’langan:
B=µµ₀H (3)
Uzunligi chegaralangan solenoid o’qidagi biror nuqtaning magnit maydonning induksiyasi quyidagi formulada keltirilgan.
(4)
Bunda φ₁ va φ₂ -solenoid o’qi bilan tekshirilayotgan nuqtadan solenoid uchlariga o’tkazilgan radius – vektorlar orasidagi burchaklar (4) formula asosida I va n larni bilgan holda solenoid o’qidagi ixtiyoriy nuqtada magnit maydonning induksiyasi B ni hisoblash uning koordianata X o’qiga bog’lanish grafigi B=f(x) ni chizish mumkin. Bu formuladan cheksiz uzun solenoid o’qining o’rtasidagi magnit maydonning induksiyasi quyidagiga teng bo’ladi:
(4a)
bir uchidagisi esa
(4b)
ga teng bo’ladi.
Bu ishda ballistik galvonometrga ulangan sinash g’altagi yordamida solenoidning X o’qida yotgan nuqtalardagi magnit maydon induksiyasi B ni eksperimental ravishda aniqlab B=f(x) grafigi chiziladi. Bunday usulga flyuksometrning induksion usuli deyiladi.
Qurilmaning sxemasi 1-rasmda keltrilgan.



1-rasm

O’ramlarning kesim yuzi S_k bo’lgan sinash g’altagi solenoid o’qiga joylashtirilib solenoid tokka ulanganda yoki undan uzilganda sinash g’altagi bilan tutashgan magnit oqimining o’zgarishi

(5)
ga teng bo’lib, ballistik galvanometr zanjirida induksion tok hosil bo’ladi va galvanometrdan quyidagi elektr miqdori o’tadi.
(6)
bu formulaga ning (5) ifodasi qo’yilsa
(6a)
Ikkinchi tomondan galvonometrdan o’tgan zaryad miqdori uning ko’rsatishi η ga proporsionaldir.
q_K=bη (7)
bunda b proporsionallik koeffitsiyenti bo’lib, unga galvanometrning ballistik doimiysi deyiladi.
(6a) va (7) ifodalarning o’zaro tenglashtirib, undan solenoid o’qidagi magnit maydon induksiyasi B ning quyidagi hisoblash formulasi kelib chiqadi.
(8)
Agar sollenoiddagi tokning yo’nalishi pereklyuchatel yordamida qarama- qarshi tomonga o’zgartirilsa, sinash g’altagi bilan tutashgan magnit induksiya oqimining o’zgarishi ulash yoki uzish usildagidan ikki marta katta bo’ladi. ya’ni:
(9)
U vatqda (8) hisoblash formula quyidagiga teng bo’ladi.
(10)
Agar R, S_k va b berilgan qurilma uchun o’zgarmas bo’lgan kattaliklar berilmagan bo’lsa ularni o’zgarmas proporsionallik koeffitsienti orqali ifodalash mumkin, ya’ni
B=Kη (11)
Bunda
(12)
ga teng bo’lib, u beirlgan qurilma uchun o’zgarmas kattalikdir. Unga qurilma doimiysi deyiladi. Shunday qilib, qurilma doimiysi K ni bilgan holda (11) formuladan magnit maydonning induksiyasini osongina hisoblash mumkin.
(13)
Solenoid markazdagi magnit maydonning induksiyasi quyidagi formuladan aniqlanadi.
(14)
bunda va µ=1 bo’lganligi uchun (14) formula quyidagi ko’rinishga keladi.
(15)
Bunda N – solenoiddagi simning o’ramlar soni; l – solenoidning uzunligi va D – esa uning diametri.