Nếu sợi dây thẳng và từ trường đều thì lực từ này được tính theo tích hữu hướng:Fm= ILxBTrong đó: I [A] là cường độ dòng điện một chiều chảy trong dây dẫn L [m], B [Wb/m2] là cảm ứng từ.
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Trường Điện Từ Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Thực Họ tên: Dương Bá Vượng MSSV: 20213041 Mã lớp thí nghiệm: 731262 Hà Nội 2023 BÀI THÍ NGHIỆM TỪ TRƯỜNG TĨNH BÀI QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ DỊNG ĐIỆN I Mục đích thí nghiệm Khảo sát quan hệ tuyến tính lực từ dịng điện chiều II Cơ sở lý thuyết Một dây dẫn mang dịng điện từ trường có lực tương tác lẫn Nếu sợi dây thẳng từ trường lực từ tính theo tích hữu hướng: Fm= ILxB Trong đó: I [A] cường độ dòng điện chiều chảy dây dẫn L [m], B [Wb/m2] cảm ứng từ Về độ lớn : Fm = ILBsinθ θ góc B L Vậy lực từ tỷ lệ thuận với cường độ dịng điện III Tiến hành thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm Bộ cân dịng Bộ (Hình 1) gồm có: - - Khối thiết bị - - Sáu vòng dây - - Khối nam châm với sáu nam châm Hình Các thiết bị phụ trợ Nguồn chiều có khả cấp dịng tới 5A Ămpe kế chiều đo dịng tới 5A Cân có khả đo lực với độ xác lên tới 0,01g khối lượng tương đương 2 Trình tự tiến hành thí nghiệm Lắp đặt bố trí thiết bị Hình Hình Bước 1: Xác định khối lượng đỡ nam châm nam châm khơng có dịng điện Ghi kết vào cột Khối lượng Bảng Bước 2: Tăng dòng điện lên A Xác định khối lượng tổ hợp nam châm – đỡ Ghi kết vào cột Khối lượng Bảng Bước 3: Trừ khối lượng tổ hợp có dịng với khối lượng tổ hợp khơng có dịng Ghi kết vào cột Lực Bảng Bước 4: Tăng dòng từ A lên tối đa A, lần có dịng điện thức bước từ – IV Kết thí nghiệm xử lý số liệu Bảng Dòng (A) Khối lượng Lực (g) Dòng (A) (g) 0.0 161.50 0.00 3.0 Khối lượng (g) 163.34 Lực (g) 1.0 162.10 0.6 4.0 164.01 2.51 2.0 162.75 1.25 5.0 164.62 3.12 1.84 V Nhận xét: Đồ thị theo lý thuyết: Đồ thị theo thực nghiệm: ‒ Lực từ đo từ thực nghiệm có kết gần với tính tốn lý thuyết, số sai sai số ảnh hưởng đến kết qủa đo sai số dụng cụ, sai số hệ thống ‒ Từ đồ thị, đường thực nghiệm gần với đường thẳng đường tuyến tính Chứng tỏ, mối quan hệ lực từ dòng điện tuyến tính tức Fm tỷ lệ thuận với I ‒ Từ cơng thức: Fm = IL×B đổi chiều I Fm đổi chiều hay chiều lực từ phụ thuộc vào chiều dịng điện ‒ Khi có dịng điện chạy qua dây dẫn nam châm dây dẫn có lực tương tác lẫn Dịng điện mạnh lực tương tác với nam châm mạnh, lực F mạnh Vì lực tỉ lệ thuận với dòng điện BÀI QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ CHIỀU DÀI CỦA DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN I Mục đích thí nghiệm Khảo sát quan hệ tuyến tính lực từ chiều dài dây dẫn mang dòng điện II Cơ sở lý thuyết Một dây dẫn mang dịng điện từ trường có lực tương tác lẫn Nếu sợi dây thẳng từ trường lực từ tính theo tích hữu hướng: Fm = ILB I [A] cường độ dòng điện chiều chảy dây dẫn L [m], B [Wb/m2] cường độ từ cảm (hay gọi cảm ứng từ) Độ lớn lực tính theo: Fm = ILBsinθ với θ góc nhỏ từ trường dây dẫn Như lực từ tỉ lệ thuận với chiều dài sợi dây mang dịng điện III Tiến hành thí nghiệm THIẾT BỊ CẦN THIẾT Bộ cân dòng Bộ (Hình 1) gồm có: - Khối thiết bị - Sáu vịng dây - Khối nam châm với sáu nam châm Hình Các thiết bị phụ trợ - Nguồn chiều có khả cấp dịng tới 5A - Ămpe kế chiều đo dịng tới 5A - Cân có khả đo lực với độ xác lên tới 0,01g khối lượng tương đương TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM - Lắp đặt bố trí thiết bị Hình Hình Bước 1: Xác định chiều dài dây dẫn Ghi kết vào cột Chiều dài Bảng Bước 2: Khi khơng có dịng điện, xác định khối lượng tổ hợp nam châm – đỡ Ghi kết vào góc bên trái Bảng Bước 3: Tăng dòng điện lên A Xác định khối lượng tổ hợp nam châm – đỡ Ghi giá trị vào cột “Khối lượng” Bảng Bước 4: Trừ khối lượng tổ hợp có dịng với khối lượng tổ hợp khơng có dịng Ghi kết vào cột Lực Bảng Bước 5: Tắt dòng điện Thay dây dẫn khác Lặp lại bước từ – IV Kết thí nghiệm xử lý số liệu Khối lượng I=0: 160.32 g Bảng 2: Chiều dài (mm) Khối lượng (g) Lực (g) SF 40: 12 160.46 0.14 SF 37: 22 160.64 0.32 SF 39: 32 160.77 0.45 SF 38: 42 160.95 0.63 SF 41: 64 161.23 0.91 SF 42: 84 161.59 1.27 V Nhận xét: - Lực từ từ thực nghiệm có kết gần với tính tốn lý thuyết, số sai sai số ảnh hưởng đến kết qủa đo sai số dụng cụ, sai số hệ thống - Từ đồ thị, đường thực nghiệm gần với đường thẳng đường tuyến tính Chứng tỏ, mối quan hệ lực từ chiều dài dây dẫn tuyến tính tức Fm tỷ lệ thuận với L - Độ lớn lực tính theo: Fm = ILBsinθ với θ góc nhỏ từ trường dây dẫn - Khi có dịng điện chạy qua dây dẫn nam châm dây dẫn có lực tương tác lẫn Chiều dài dây dẫn dài lực tương tác với nam châm mạnh, lực F mạnh Vì lực tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn BÀI QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ GĨC I Mục đích thí nghiệm Khảo sát quan hệ tuyến tính lực từ góc từ trường dây dẫn II Cơ sở lý thuyết Một dây dẫn mang dịng điện từ trường có lực tương tác lẫn Nếu sợi dây thẳng từ trường lực từ tính theo tích hữu hướng: Fm = ILB I [A] cường độ dòng điện chiều chảy dây dẫn L [m], B [Wb/m2] cường độ từ cảm (hay gọi cảm ứng từ) Độ lớn lực tính theo: Fm = ILBsinθ với θ góc nhỏ từ trường dây dẫn Như lực từ tỉ lệ thuận với góc từ trường dây dẫn III Tiến hành thí nghiệm THIẾT BỊ CẦN THIẾT Bộ cân dòng Bộ (Hình 1) gồm có: - Khối thiết bị - Sáu vịng dây - Khối nam châm với sáu nam châm Hình 10 Các thiết bị phụ trợ - Nguồn chiều có khả cấp dịng tới 5A - Ampe kế chiều đo dịng tới 5A - Cân có khả đo lực với độ xác lên tới 0,01g khối lượng tương đương TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM - Lắp đặt bố trí thiết bị Hình Hình Bước 1: Khi khơng có dịng điện, xác định khối lượng tổ hợp nam châm – đỡ Ghi kết vào Bảng Bước 2: Đặt cuộn dây song song với từ trường Lúc coi góc Tăng dòng điện lên 1A Xác định khối lượng tổ hợp nam châm – đỡ Ghi giá trị thu vào cột Khối lượng Bảng Bước 3: Trừ khối lượng tổ hợp có dịng với khối lượng tổ hợp khơng có dịng Ghi kết vào cột Lực Bảng Bước 4: Tăng góc lần lên 10 đạt 90 Sau giảm góc lần 10 đạt -90 Lặp lại bước từ 2-3 IV Kết thí nghiệm xử lý số liệu Bảng 4: Khối lượng I = 0: 70.41g Góc(°) Khối lượng (g) Lực (g) Góc(°) Khối lượng (g) Lực (g) 70.42 0.01 -10 70.39 -0.02 10 70.48 0.07 -20 70.29 -0.12 20 70.60 0.19 -30 70.22 -0.19 30 70.70 0.29 -40 70.14 -0.27 11 40 70.75 0.34 -50 70.10 -0.31 50 70.85 0.44 -60 70.02 -0.39 60 70.88 0.47 -70 69.95 -0.46 70 70.90 0.49 -80 69.81 -0.50 80 70.94 0.53 -90 69.88 -0.53 90 70.95 0.54 V Nhận xét: 12 - Lực từ từ thực nghiệm có kết gần với tính tốn lý thuyết, số sai sai số ảnh hưởng đến kết đo sai số dụng cụ, sai số hệ thống - Từ đồ thị, đường thực nghiệm gần với đường thẳng đường tuyến tính Chứng tỏ, mối quan hệ lực từ chiều dài dây dẫn tuyến tính tức Fm tỷ lệ thuận với góc từ trường dây dẫn - Độ lớn lực tính theo: Fm = ILBsinθ với θ góc nhỏ từ trường dây dẫn - Khi có dịng điện chạy qua dây dẫn nam châm dây dẫn có lực tương tác lẫn Góc dây dẫn từ trường lớn lực tương tác với nam châm mạnh, lực F mạnh Vì lực tỉ lệ thuận với góc từ trường dây dẫn - Góc 90 0thì lực lớn cịn góc -90 lực nhỏ 13