RU2292602C1 - Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field - Google Patents

Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field Download PDF

Info

Publication number
RU2292602C1
RU2292602C1 RU2005122785/09A RU2005122785A RU2292602C1 RU 2292602 C1 RU2292602 C1 RU 2292602C1 RU 2005122785/09 A RU2005122785/09 A RU 2005122785/09A RU 2005122785 A RU2005122785 A RU 2005122785A RU 2292602 C1 RU2292602 C1 RU 2292602C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coil
tablet
turns
fixed
axis
Prior art date
Application number
RU2005122785/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Алексеевич Белокопытов (RU)
Руслан Алексеевич Белокопытов
Валерий Константинович Ковнацкий (RU)
Валерий Константинович Ковнацкий
Original Assignee
Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского filed Critical Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
Priority to RU2005122785/09A priority Critical patent/RU2292602C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292602C1 publication Critical patent/RU2292602C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: the invention refers to educational apparatus and may be used in laboratory practice work on physics course for studying and deepening knowledge of physical laws and phenomena.
SUBSTANCE: the device has a plane-table on which two contours are traced. One of them is a detouring contour enveloping the turns of the fixed coils and the second detouring contour does not envelop the turns of the fixed coil. The device has also a reducing transformer, an ammeter and a rheostat which form a closed circuit with the turns of the fixed coil, a mobile cylindrical bushing, a rod, a measuring coil, an indicator of the point on the detouring contour, a detouring indicator, a register of electromotive power, a difference measurer, an indicator of phase difference and a supporting coil.
EFFECT: expands the field of studying.
6 dwg

Description

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме в высших и средних специальных учебных заведениях по курсу физики для изучения и углубления знаний физических законов и явлений.The invention relates to educational devices and can be used in laboratory practice in higher and secondary special educational institutions at the rate of physics to study and deepen knowledge of physical laws and phenomena.

Известно устройство для определения циркуляции вектора напряженности магнитного поля (А.А.Детлаф, Б.М.Яворский Курс физики. М.: Высшая школа, 1999, с.287, рис.22.11), содержащее бесконечно длинный прямоугольный проводник с постоянным током и подразумевается, что есть измеритель напряженности магнитного поля. На нем можно продемонстрировать наличие магнитного поля и определить циркуляцию вектора напряженности магнитного поля только вдоль силовой линии - окружности, но нельзя определить циркуляцию вдоль произвольного контура.A device is known for determining the circulation of the magnetic field vector (A.A.Detlaf, B.M. Yavorsky Physics. Moscow: Vysshaya Shkola, 1999, p. 287, Fig. 22.11), containing an infinitely long rectangular conductor with direct current and It is understood that there is a magnetic field strength meter. It can demonstrate the presence of a magnetic field and determine the circulation of the vector of the magnetic field strength only along the line of force - the circle, but you can not determine the circulation along an arbitrary contour.

Известно также устройство, содержащее длинный соленоид, на котором можно определить циркуляцию вектора напряженности магнитного поля по прямоугольному контуру (Т.И.Трофимова Курс физики. М.: Высшая школа, 1994, с.219, рис.175). Однако на нем нельзя определить циркуляцию вектора напряженности магнитного поля вдоль произвольного контура.It is also known a device containing a long solenoid on which it is possible to determine the circulation of the magnetic field vector along a rectangular contour (T.I. Trofimova Physics Course. M: Higher School, 1994, p. 219, Fig. 175). However, it cannot determine the circulation of the magnetic field vector along an arbitrary contour.

Наиболее близким к предлагаемому прибору является прибор для получения спектра кругового тока (фиг.1) (Д.Д.Галанин и др. Физический эксперимент в школе, т.4, М.: Учпедгиз, 1954, с.67, рис.126), содержащий планшет, неподвижную катушку из нескольких круговых витков, проходящих через два отверстия в планшете и закрепленных перпендикулярно ему. Этот прибор позволяет создать магнитное поле, но на нем нельзя определить циркуляцию вектора напряженности магнитного поля вдоль замкнутого произвольного контура, охватывающего и не охватывающего проводники с током.Closest to the proposed device is a device for obtaining a spectrum of circular current (Fig. 1) (D. D. Galanin et al. Physical experiment at school, vol. 4, M .: Uchpedgiz, 1954, p. 67, fig. 126) containing a tablet, a stationary coil of several circular turns passing through two holes in the tablet and fixed perpendicular to it. This device allows you to create a magnetic field, but it is impossible to determine the circulation of the magnetic field vector along a closed arbitrary circuit, covering and not covering the conductors with current.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей этого прибора. Эта цель достигается тем, что на планшете изображены два контура, один из них контур обхода, охватывающий витки неподвижной катушки, а другой контур обхода, не охватывающий витки неподвижной катушки, а также в прибор введены: понижающий трансформатор, амперметр и реостат, которые через вторичную обмотку понижающего трансформатора соединены последовательно и образуют замкнутую цепь с витками неподвижной катушки; подвижная цилиндрическая втулка, охватывающая витки неподвижной катушки и установленная перпендикулярно к планшету; стержень, расположенный параллельно плоскости планшета, а первый конец его закреплен на подвижной цилиндрической втулке; подвижная опора, которая насажена на второй конец стержня и может перемещаться, касаясь планшета, как вдоль стержня, так и вокруг оси подвижной цилиндрической втулки; измерительная катушка, расположенная на подвижной опоре так, что может вращаться вокруг оси, перпендикулярной планшету, при этом ось измерительной катушки располагается на одной высоте с осью неподвижной катушки; указатель точки на контуре обхода, один конец которого закреплен на измерительной катушке и направлен по оси вращения ее; указатель обхода, закрепленный на другом конце указателя точки на контуре обхода и направлен параллельно планшету и оси измерительной катушки; регистратор ЭДС, вводы которого соединены с выводами измерительной катушки; измеритель разности фаз, вводы первого входа которого соединены с выводами измерительной катушки; опорная катушка, выводы которой соединены с вводами второго входа измерителя разности фаз и которая устанавливается на планшете в исходной точке контура обхода рядом и параллельно измерительной катушке.The aim of the invention is to expand the functionality of this device. This goal is achieved by the fact that two circuits are depicted on the tablet, one of them bypass circuit covering the turns of the fixed coil, and the other circuit circuit not covering the turns of the fixed coil, as well as the following are introduced into the device: step-down transformer, ammeter and rheostat, which are through the secondary winding step-down transformer connected in series and form a closed circuit with turns of a fixed coil; a movable cylindrical sleeve covering the turns of the fixed coil and mounted perpendicular to the tablet; a rod located parallel to the plane of the tablet, and its first end is mounted on a movable cylindrical sleeve; a movable support, which is mounted on the second end of the rod and can be moved by touching the tablet, both along the rod and around the axis of the movable cylindrical sleeve; a measuring coil located on a movable support so that it can rotate around an axis perpendicular to the tablet, while the axis of the measuring coil is at the same height as the axis of the fixed coil; a point indicator on the bypass circuit, one end of which is fixed on the measuring coil and directed along its axis of rotation; the bypass indicator, mounted on the other end of the point indicator on the bypass circuit and directed parallel to the tablet and the axis of the measuring coil; EMF recorder, the inputs of which are connected to the terminals of the measuring coil; a phase difference meter, the inputs of the first input of which are connected to the terminals of the measuring coil; a support coil, the terminals of which are connected to the inputs of the second input of the phase difference meter and which is mounted on the tablet at the starting point of the bypass circuit next to and parallel to the measuring coil.

На фиг.1 изображен прототип, на фиг.2, 3, 4 и 5 представлены чертежи, поясняющие принцип работы предлагаемого прибора. На фиг.6 изображен общий вид этого прибора.Figure 1 shows a prototype, figure 2, 3, 4 and 5 presents drawings explaining the principle of operation of the proposed device. Figure 6 shows a General view of this device.

Предлагаемый прибор содержит: 1 - неподвижная катушка; 2 - планшет; 3 - контур обхода, охватывающий витки неподвижной катушки; 4 - контур обхода, не охватывающий витки неподвижной катушки; 5 - понижающий трансформатор; 6 - амперметр; 7 - реостат; 8 - измерительная катушка; 9 - регистратор ЭДС; 10 - подвижная опора; 11 - подвижная цилиндрическая втулка; 12 - стержень; 13 - указатель точки на контуре обхода; 14 - указатель обхода; 15 - измеритель разности фаз; 16 - опорная катушка.The proposed device contains: 1 - fixed coil; 2 - tablet; 3 - circuit bypass, covering the turns of a stationary coil; 4 - circuit bypass, not covering the turns of the stationary coil; 5 - step-down transformer; 6 - ammeter; 7 - rheostat; 8 - measuring coil; 9 - EMF recorder; 10 - movable support; 11 - movable cylindrical sleeve; 12 - a core; 13 - point indicator on the bypass circuit; 14 - indicator of the bypass; 15 - phase difference meter; 16 - supporting coil.

Циркуляция вектора напряженности магнитного поля

Figure 00000002
вдоль замкнутого контура l определяется интегралом
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- вектор, равный по модулю длине элемента dl контура и по направлению совпадающий с направлением обхода контура. Циркуляция вектора
Figure 00000002
по произвольному замкнутому контуру l равна алгебраической сумме токов Ii, охватываемых этим контуром:Circulation of the magnetic field vector
Figure 00000002
along a closed loop l is determined by the integral
Figure 00000003
Where
Figure 00000004
is a vector equal in absolute value to the length of the element dl of the contour and in the direction coinciding with the direction of traversal of the contour. Vector Circulation
Figure 00000002
along an arbitrary closed circuit l is equal to the algebraic sum of currents I i covered by this circuit:

Figure 00000005
Figure 00000005

где N - число проводников с током, охватываемых контуром l. Уравнение (1) является выражением теоремы о циркуляции вектора

Figure 00000002
. Если контур l не охватывает проводники с током, то циркуляция вектора
Figure 00000002
равна нулю.where N is the number of current conductors covered by circuit l. Equation (1) is an expression of the vector circulation theorem
Figure 00000002
. If the circuit l does not cover the conductors with current, then the circulation of the vector
Figure 00000002
equal to zero.

В предлагаемом приборе определяется циркуляция вектора

Figure 00000002
вдоль замкнутого контура (в магнитном поле, создаваемом неподвижной катушкой из N круговых витков, по которым протекает ток I (фиг.2). Магнитные силовые линии всегда замкнуты, охватывают проводники с током и лежат в перпендикулярных к проводникам плоскостях. На фиг.2 показан случай, когда магнитные силовые линии лежат в плоскости, нормальной к N проводникам с током I. Направление магнитных силовых линий и вектора
Figure 00000002
определяется по правилу буравчика.In the proposed device, the circulation of the vector is determined
Figure 00000002
along a closed circuit (in a magnetic field created by a fixed coil of N circular turns through which current I flows (Fig. 2). Magnetic lines of force are always closed, enclose current conductors and lie in planes perpendicular to the conductors. Figure 2 shows case when the magnetic field lines lie in a plane normal to N conductors with current I. The direction of the magnetic field lines and the vector
Figure 00000002
determined by the rule of the gimlet.

Рассмотрим циркуляцию вектора

Figure 00000002
по произвольному замкнутому контуру l в выбранной плоскости. В точке А (фиг.3) контура обхода l вектор
Figure 00000002
направлен по касательной к магнитной силовой линии, показанной на фиг.3 пунктирной линией. Вектор элемента контура
Figure 00000006
Figure 00000007
направлен из точки А по направлению обхода контура l. Циркуляция вектора
Figure 00000002
по замкнутому контуру:Consider the circulation of a vector
Figure 00000002
along an arbitrary closed loop l in the selected plane. At point A (Fig. 3) of the bypass path l vector
Figure 00000002
directed tangentially to the magnetic field line shown in figure 3 by a dashed line. Contour element vector
Figure 00000006
Figure 00000007
directed from point A in the direction of bypassing the path l. Vector Circulation
Figure 00000002
closed loop:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Hl=Hcosα - проекция вектора

Figure 00000002
на направление вектора
Figure 00000009
α - угол между векторами
Figure 00000002
и
Figure 00000010
. Если в произвольной точке угол α≤90°, то проекция Нl положительна, если α>90°, то проекцию будем считать отрицательной.where H l = Hcosα is the projection of the vector
Figure 00000002
to the direction of the vector
Figure 00000009
α is the angle between the vectors
Figure 00000002
and
Figure 00000010
. If at an arbitrary point the angle α≤90 °, then the projection H l is positive, if α> 90 °, then the projection will be considered negative.

Заменим интеграл (2) конечной суммой:Replace the integral (2) with the finite sum:

Figure 00000011
Figure 00000011

где Hli - проекция вектора

Figure 00000002
на направление
Figure 00000010
в i-ой точке, Δli - элемент контура конечной длины, соответствующий i-ой точке. Элементы контура Δli выбираем одинаковой длины Δl, тогда циркуляция вектора
Figure 00000002
по замкнутому контуру определяется следующим выражением:where H li is the projection of the vector
Figure 00000002
to direction
Figure 00000010
at the i-th point, Δl i is a finite-length contour element corresponding to the i-th point. The elements of the contour Δl i choose the same length Δl, then the circulation of the vector
Figure 00000002
closed loop is determined by the following expression:

Figure 00000012
Figure 00000012

Напряженность магнитного поля в произвольной точке контура l в предлагаемом приборе измеряется индукционным методом, в основе которого лежит переменное магнитное поле, создаваемое переменным током i(t)=Imcos2πνt, где Im - амплитуда и ν - частота тока. Измеряемая напряженность магнитного поля Н при переменном токе будет такой же, как и при постоянном токе I, если действующее значение переменного тока

Figure 00000013
. Для измерения напряженности магнитного поля в исследуемую точку поместим измерительную катушку, содержащую w витков и имеющую столь малые размеры, что поле в ее окрестности можно считать однородным. Вольтметр с большим входным сопротивлением измеряет ЭДС электромагнитной индукции ε, наведенную в измерительной катушке. Действующее значение напряженности магнитного поля вычисляем по формулеThe magnetic field strength at an arbitrary point in the circuit l in the proposed device is measured by the induction method, which is based on an alternating magnetic field created by an alternating current i (t) = I m cos2πνt, where I m is the amplitude and ν is the current frequency. The measured magnetic field strength N with alternating current will be the same as with direct current I, if the effective value of alternating current
Figure 00000013
. To measure the magnetic field strength, we place a measuring coil at the point under study containing w turns and having such small dimensions that the field in its vicinity can be considered uniform. A voltmeter with a large input resistance measures the electromagnetic induction emf ε induced in the measuring coil. The effective value of the magnetic field is calculated by the formula

Figure 00000014
Figure 00000014

где

Figure 00000015
- постоянный коэффициент.Where
Figure 00000015
is a constant coefficient.

Здесь μ0 - магнитная постоянная, μ - магнитная проницаемость сердечника и S - площадь поперечного сечения измерительной катушки.Here μ 0 is the magnetic constant, μ is the magnetic permeability of the core, and S is the cross-sectional area of the measuring coil.

Если измерительную катушку (ИК) расположить так, чтобы ось ее (нормаль

Figure 00000016
) совпадала с направлением вектора
Figure 00000010
(фиг.4,б), то в этом случае проекция вектора
Figure 00000002
на направление
Figure 00000010
в i-ой точке контура l определяется по формулеIf the measuring coil (IR) is positioned so that its axis (normal
Figure 00000016
) coincided with the direction of the vector
Figure 00000010
(Fig. 4, b), then in this case the projection of the vector
Figure 00000002
to direction
Figure 00000010
at the ith point of the circuit l is determined by the formula

Figure 00000017
Figure 00000017

Подставляя выражение (7) в формулу (4), получим окончательное выражение для определения циркуляции вектора

Figure 00000002
по замкнутому контуруSubstituting expression (7) into formula (4), we obtain the final expression for determining the circulation of the vector
Figure 00000002
closed loop

Figure 00000018
Figure 00000018

Из выражения (8) следует, что для определения циркуляции вектора

Figure 00000002
по произвольному контуру l необходимо разбить этот контур на n равных частей, измерить ЭДС εi в каждой i-ой точке контура, вычислить сумму всех n значений ЭДС εi, взятых с соответствующими знаками, и умножить на βΔl. Знаки ЭДС εi (проекции Hli) определяем с помощью измерителя разности фаз между опорной и измеренной ЭДС. Для этого в предлагаемый прибор вводится опорная катушка.From the expression (8) it follows that to determine the circulation of the vector
Figure 00000002
along an arbitrary contour l, it is necessary to divide this contour into n equal parts, measure the EMF ε i at each i-th point of the contour, calculate the sum of all n values of the EMF ε i taken with the corresponding signs, and multiply by βΔl. The signs of the EMF ε i (projection H li ) are determined using a phase difference meter between the reference and measured EMF. For this, a support coil is introduced into the proposed device.

Измерители разности фаз описаны в (Ф.В.Кушнир и др. Измерения в технике связи. М.: Связь, 1970, с.318). Например, если в качестве измерителя разности фаз используем фазовый детектор, то на фиг.5 показана зависимость выходного напряжения uвых от сдвига фаз φ. В исходном состоянии измерительная и опорные катушки устанавливаются рядом и параллельно друг другу, а затем передвигаем по контуру обхода только измерительную катушку. Если напряжение на выходе фазового детектора положительно, это свидетельствует о сдвиге фаз между измеренной и опорной ЭДС, равном нулю. Знак этого напряжения принимаем за положительную проекцию вектора

Figure 00000002
на направление нормали к измерительной катушке. В противном случае проекция будет отрицательной.Phase difference meters are described in (F.V. Kushnir et al. Measurements in communication technology. M: Communication, 1970, p. 318). For example, if we use a phase detector as a phase difference meter, then Fig. 5 shows the dependence of the output voltage u output on the phase shift φ. In the initial state, the measuring and supporting coils are installed side by side and parallel to each other, and then we move only the measuring coil along the bypass circuit. If the voltage at the output of the phase detector is positive, this indicates a phase shift between the measured and reference EMF, equal to zero. The sign of this voltage is taken as the positive projection of the vector
Figure 00000002
in the direction of the normal to the measuring coil. Otherwise, the projection will be negative.

Таким образом, по показаниям ЭДС измерительной катушки по формуле (7) рассчитываем модуль проекции напряженности Hli, а по знаку напряжения на выходе фазового детектора определяем знак ЭДС или знак проекции Нli.Thus, according to the EMF readings of the measuring coil, we calculate the projection modulus H li by the formula (7), and by the sign of the voltage at the output of the phase detector we determine the sign of the EMF or the projection sign H li .

Общий вид прибора для определения циркуляции вектора напряженности магнитного поля представлен на фиг.6. Он включает в себя неподвижную катушку 1, содержащую N круговых витков с током I. Неподвижная катушка установлена на планшете 2 так, что половина катушки расположена над планшетом. На планшете изображены два контура, один из них контур обхода 3, охватывающий витки неподвижной катушки 1, а другой контур 4 не охватывает витки неподвижной катушки 1.A General view of the device for determining the circulation of the magnetic field vector is presented in Fig.6. It includes a fixed coil 1 containing N circular turns with current I. A fixed coil is mounted on the tablet 2 so that half of the coil is located above the tablet. The tablet depicts two circuits, one of them bypass circuit 3, covering the turns of the fixed coil 1, and the other circuit 4 does not cover the turns of the fixed coil 1.

Магнитное поле вокруг неподвижной катушки 1 создается под действием переменного тока, протекающего от вторичной обмотки понижающего трансформатора 5. Витки неподвижной катушки 1 соединены последовательно с амперметром 6, вторичной обмоткой понижающего трансформатора 5 и реостатом 7, образуя замкнутую цепь. С помощью реостата 7 в витках неподвижной катушки 1 устанавливается требуемый ток I, величина которого контролируется амперметром 6. Магнитное поле неподвижной катушки 1 создает в измерительной катушке 8 ЭДС взаимоиндукции. Для измерения ЭДС применяем регистратор ЭДС 9. Измерительная катушка может перемещаться по контуру обхода или 3, или 4. Для этого в прибор введены подвижная опора 10 с расположенной на ней измерительной катушкой 8, а также подвижная цилиндрическая втулка 11, охватывающая витки неподвижной катушки 1 и которая установлена перпендикулярно к планшету 2. С подвижной цилиндрической втулкой 11 жестко соединен первым концом стержень 12. На второй конец стержня 12 насажена подвижная опора 10, которая может перемещаться по планшету 2 как вдоль стержня 12, так и вокруг оси подвижной цилиндрической втулки 11.The magnetic field around the stationary coil 1 is created by the action of alternating current flowing from the secondary winding of the step-down transformer 5. The turns of the stationary coil 1 are connected in series with an ammeter 6, the secondary winding of the step-down transformer 5 and rheostat 7, forming a closed circuit. By means of a rheostat 7, the required current I is set in the turns of the stationary coil 1, the value of which is controlled by an ammeter 6. The magnetic field of the stationary coil 1 creates mutual induction EMF in the measuring coil 8. To measure the EMF, we use the EMF recorder 9. The measuring coil can move along the bypass circuit, either 3 or 4. For this, a movable support 10 with a measuring coil 8 located on it, as well as a movable cylindrical sleeve 11 covering the turns of the stationary coil 1 and which is installed perpendicular to the tablet 2. With the movable cylindrical sleeve 11, the rod 12 is rigidly connected to the first end of the rod 12. A movable support 10 is mounted on the second end of the rod 12, which can move along the tablet 2 both along the rod 12, so and around the axis of the movable cylindrical sleeve 11.

Индикаторная катушка 8 располагается на подвижной опоре 10 так, что может вращается вокруг оси, перпендикулярной планшету 2. При этом ось измерительной катушки 8 располагается на одной высоте с осью неподвижной катушки 1. Измерительная катушка 8 снабжена указателем точки на контуре обхода 13, один конец которого закреплен на измерительной катушке 8, а направление его совпадает с осью вращения измерительной катушки 8. На другом конце указателя точки на контуре обхода 13 установлен указатель обхода 14 и направлен параллельно планшету 2 и оси измерительной катушки 8.The indicator coil 8 is located on the movable support 10 so that it can rotate around an axis perpendicular to the tablet 2. In this case, the axis of the measuring coil 8 is at the same height as the axis of the stationary coil 1. The measuring coil 8 is equipped with a point indicator on the bypass path 13, one end of which mounted on the measuring coil 8, and its direction coincides with the axis of rotation of the measuring coil 8. At the other end of the point indicator on the bypass circuit 13, the bypass indicator 14 is installed and is directed parallel to the tablet 2 and the measuring axis tion coil 8.

Регистратором ЭДС 9 определяем ЭДС, наводимую в измерительной катушке 8, затем по формуле (7) определяем модуль проекции Hli в i-ой точке. Для определения знака ЭДС и, соответственно, знака проекции Hli в предлагаемый прибор введен измеритель разности фаз 15. Для работы измерителя разности фаз 15 необходимы две ЭДС одинаковой частоты. Одна из них должна быть опорной. Для этого в предлагаемый прибор введена опорная катушка 16, выводы которой соединены с вводами второго входа измерителя разности фаз 15 и которая устанавливается на планшете 2 в исходной точке контура обхода рядом и параллельно измерительной катушке 8. На первый вход измерителя разности фаз 15 подается ЭДС с измерительной катушки 8. Опорная катушка 16, установленная в исходной точке контура обхода, остается на месте. Передвигаем от одной точки к другой по контуру обхода только измерительную катушку 8.By the EMF recorder 9, we determine the EMF induced in the measuring coil 8, then using the formula (7), we determine the projection module H li at the i-th point. To determine the sign of the EMF and, accordingly, the sign of the projection H li, a phase difference meter 15 is introduced into the proposed device. For operation of the phase difference meter 15 two EMFs of the same frequency are required. One of them should be supporting. For this purpose, a support coil 16 is introduced into the proposed device, the terminals of which are connected to the inputs of the second input of the phase difference meter 15 and which is installed on the tablet 2 at the starting point of the bypass circuit near and parallel to the measuring coil 8. An EMF with a measuring coils 8. The support coil 16, installed at the starting point of the bypass circuit, remains in place. We move only measuring coil 8 from one point to another along the bypass circuit.

Таким образом, циркуляция вектора напряженности магнитного поля определяется в такой последовательности. Сначала устанавливаем измерительную катушку 8 в первую точку контура обхода 3, охватывающего витки неподвижной катушки, или контура обхода 4, не охватывающего витки неподвижной катушки. Затем устанавливаем опорную катушку 16 на планшете 2 рядом и параллельно измерительной катушке 8. С помощью регистратора ЭДС 9 измеряем ЭДС ε1, показание записываем в отчет с учетом знака ЭДС, снимаемого с измерителя разности фаз 15. Перемещая измерительную катушку 8 по контуру обхода, при этом опорная катушка 16 остается на месте, производим аналогичные измерения εi во всех заданных точках. Показания записываем в отчет и учитываем знаки ЭДС, снимаемые с измерителя разности фаз 15. И, наконец, по формуле (8) определяем циркуляцию вектора

Figure 00000002
.Thus, the circulation of the magnetic field vector is determined in this sequence. First, install the measuring coil 8 at the first point of the loop 3, covering the turns of the fixed coil, or loop 4, not covering the turns of the fixed coil. Then we install the support coil 16 on the tablet 2 next to and parallel to the measuring coil 8. Using the EMF recorder 9 we measure the EMF ε 1 , the reading is recorded in the report taking into account the EMF sign taken from the phase difference meter 15. Moving the measuring coil 8 along the bypass This supporting coil 16 remains in place, we make similar measurements ε i at all given points. The readings are recorded in the report and take into account the signs of the emf taken from the phase difference meter 15. And, finally, by the formula (8) we determine the circulation of the vector
Figure 00000002
.

После вычисления циркуляции вектора

Figure 00000002
по приближенной формуле (8) необходимо сравнить результат с теоретическим значением, рассчитанным по формуле (1). Циркуляция вектора
Figure 00000002
по контуру обхода 3, охватывающему витки неподвижной катушки 1, должна быть приблизительно равна NI, а циркуляция вектора
Figure 00000002
по контуру обхода 4, не охватывающему витки неподвижной катушки 1, должна быть приблизительно равной нулю. Причиной возможных незначительных расхождений в результатах расчета является замена интеграла в выражении (8) суммой с ограниченным числом точек n. Кроме того, возникают ошибки установки измерительной катушки 8 в точках контура обхода.After calculating the circulation of the vector
Figure 00000002
by approximate formula (8), it is necessary to compare the result with the theoretical value calculated by formula (1). Vector Circulation
Figure 00000002
along the bypass circuit 3, covering the turns of the stationary coil 1, should be approximately equal to NI, and the circulation of the vector
Figure 00000002
along the contour of the bypass 4, not covering the turns of the stationary coil 1, should be approximately equal to zero. The reason for possible minor discrepancies in the calculation results is the replacement of the integral in expression (8) by a sum with a limited number of points n. In addition, errors occur in the installation of the measuring coil 8 at the points of the bypass circuit.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого прибора для определения циркуляции вектора напряженности магнитного поля заключается в том, что он обеспечивает повышение качества усвоения обучаемыми основных законов и явлений физики.The technical and economic effectiveness of the proposed device for determining the circulation of the magnetic field vector is that it provides an improvement in the quality of assimilation by students of the basic laws and phenomena of physics.

Предлагаемый прибор реализован на кафедре физики и используется в учебном процессе на лабораторных занятиях по электромагнетизму.The proposed device is implemented at the Department of Physics and is used in the educational process in laboratory studies on electromagnetism.

Claims (1)

Прибор для определения циркуляции вектора напряженности магнитного поля, содержащий планшет, неподвижную катушку из нескольких круговых витков, проходящих через два отверстия в планшете и закрепленных перпендикулярно ему, отличающийся тем, что на планшете изображены два контура, один из них контур обхода, охватывающий витки неподвижной катушки, а другой контур обхода, не охватывающий витки неподвижной катушки, а также в прибор введены понижающий трансформатор, амперметр и реостат, которые через вторичную обмотку понижающего трансформатора соединены последовательно и образуют замкнутую цепь с витками неподвижной катушки, подвижная цилиндрическая втулка, охватывающая витки неподвижной катушки и установленная перпендикулярно планшету, стержень, расположенный параллельно плоскости планшета, а первый конец его закреплен на подвижной цилиндрической втулке, подвижная опора, которая насажена на второй конец стержня и может перемещаться как вдоль стержня, так и вокруг оси подвижной цилиндрической втулки, измерительная катушка, расположенная на подвижной опоре так, что может вращаться вокруг оси, перпендикулярной планшету, при этом, ось измерительной катушки располагается на одной высоте с осью неподвижной катушки, указатель точки на контуре обхода, один конец которого закреплен на измерительной катушке и направлен по оси вращения ее, указатель обхода закреплен на другом конце указателя точки на контуре обхода и направлен параллельно планшету и оси измерительной катушки, регистратор ЭДС, вводы которого соединены с выводами измерительной катушки, измеритель разности фаз, вводы первого входа которого соединены с выводами измерительной катушки, опорная катушка, выводы которой соединены с вводами второго входа измерителя разности фаз и которая устанавливается на планшете в исходной точке контура обхода рядом и параллельно измерительной катушке.A device for determining the circulation of the magnetic field vector containing a tablet, a fixed coil of several circular turns passing through two holes in the tablet and fixed perpendicular to it, characterized in that the tablet shows two circuits, one of them is a bypass circuit covering the turns of the fixed coil and a different bypass circuit, not covering the turns of the fixed coil, as well as a step-down transformer, ammeter and rheostat are introduced into the device, which through the secondary winding of the step-down transformer the torus are connected in series and form a closed circuit with turns of the fixed coil, a movable cylindrical sleeve covering the turns of the fixed coil and mounted perpendicular to the tablet, a rod parallel to the plane of the tablet, and its first end mounted on a movable cylindrical sleeve, a movable support that is mounted on the second end rod and can move both along the rod and around the axis of the movable cylindrical sleeve, a measuring coil located on the movable support so that m can rotate around an axis perpendicular to the tablet, while the axis of the measuring coil is located at the same height as the axis of the fixed coil, the point indicator on the bypass circuit, one end of which is fixed to the measuring coil and directed along its axis of rotation, the bypass indicator is fixed on the other end of the pointer points on the bypass circuit and is directed parallel to the tablet and the axis of the measuring coil, an EMF recorder whose inputs are connected to the terminals of the measuring coil, a phase difference meter, the first input of which dineny with terminals of the measuring coil, the support coil terminals which are connected to the inputs of the second input of the phase difference meter, and which is mounted on the plate in the starting point of the contour bypass adjacent and parallel to the measuring coil.
RU2005122785/09A 2005-07-18 2005-07-18 Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field RU2292602C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122785/09A RU2292602C1 (en) 2005-07-18 2005-07-18 Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122785/09A RU2292602C1 (en) 2005-07-18 2005-07-18 Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2292602C1 true RU2292602C1 (en) 2007-01-27

Family

ID=37773535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005122785/09A RU2292602C1 (en) 2005-07-18 2005-07-18 Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292602C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183044U1 (en) * 2017-12-11 2018-09-07 Леонид Борисович Гусев DEVICE FOR DEMONSTRATION OF DRILL RULES IN PHYSICS LESSONS

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
)ГАЛАНИН Д.Д. и др. Физический эксперимент в школе, т.4, Учпедгиз, 1954, с.67, рис.126. *
ТРОФИМОВА Т.И. Курс физики, Москва, Высшая школа, 1999, с.219, рис.175. ДЕТЛАФ А.А. и др., Курс физики, Москва, Высшая школа, 1999, с.287, рис.22.11. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183044U1 (en) * 2017-12-11 2018-09-07 Леонид Борисович Гусев DEVICE FOR DEMONSTRATION OF DRILL RULES IN PHYSICS LESSONS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7398168B2 (en) Method and system for monitoring power flow through an electric power transmission line
Yin et al. Simultaneous noncontact measurement of water level and conductivity
Zhao et al. Uniaxial ACFM detection system for metal crack size estimation using magnetic signature waveform analysis
CN203465407U (en) Soft-magnetic-material-magnetic-conductivity measurement experiment device based on oscilloscope and signal generator
RU2292602C1 (en) Device for definition of circulation of vector voltage of a magnetic field
RU2308095C1 (en) Device for researching loading characteristics of a current supply
RU2504016C2 (en) Apparatus for investigating eddy electric field
RU2507591C1 (en) Apparatus for investigating passive elements of electric circuits
RU2357295C1 (en) Device for investigating magnetic field of rectangular contour with current
RU2285960C1 (en) Training device for demonstration of second maxwell equation
Marszalek et al. Design and experimental validation of multi-frequency impedance measurement system
RU2273056C1 (en) Plant for studying field of electric and magnetic dipoles
RU2292601C1 (en) Installation for studying an electromagnetic field
RU2210815C2 (en) Practice device to study electromagnetic field
RU2534979C1 (en) Apparatus for investigating static electric field
RU2431859C2 (en) Method and device for fault detection in production, assembly and mounting of magnetic systems
RU2306616C1 (en) Device for measuring projection of intensity vector of alternating magnetic field
RU2313831C1 (en) Teaching device for demonstrating first maxwell equation
Ramos et al. Determination of linear defect depths from eddy currents disturbances
Paunkov et al. Magnetic field measurement with microprocessor platform with intelligent sensor
RU2269823C1 (en) Installation for testing vorticity electric field
RU2303820C1 (en) Device for measuring projection of strength vector of alternating electric field
RU2491650C1 (en) Installation for research of electromagnetic field of helmholtz coils
Maheswaranathan An Experiment to Verify the Current Dependence of Ampère's Law for a “Long” Straight Current-Carrying Conductor
RU2774178C2 (en) Apparatus for measuring the magnetic moment of objects

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070719