báo cáo thí nghiệm trường điện từ

L cgựNhận xét: Đường biểu điễn có đường thẳng đi qua gốc tọa độCâu hỏi 1: Chiều của lực có phụ thuộc độ rộng của dây dẫn không?-Trả lời: Không.Câu hỏi 2: Tại sao lực lại tỉ lệ thuận với

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

_*** _

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Thực

Sinh viên: Nguyễn Đức Hoàng Anh

Mã số sinh viên: 20212686

Lớp: EE2-06

Mã lớp thí nghiệm:731256

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BUỔI 1

I-CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG

Một dây dẫn mang dòng điện và một từ trường có lực tương tác lẫn nhau Nếu sợi dây thẳng và từ trường đều thì lực từ này được tính theo tích hữu hướng:

Fm=IL×B trong đó [A] là cường độ dòng điện một chiều chảy trong dây dẫnI

L[m], [Wb/mB 2] là cường độ từ cảm (hay còn gọi là cảm ứng từ) Độ lớn của lực này được tính theo:

Fm=ILBsin với là góc nhỏ hơn giữa từ trường và dây dẫn

II-THIẾT BỊ CẦN THIẾT

Bộ cân dòng cơ bản

Bộ này cần có:

-Khối thiết bị chính

-Sáu vòng dây

-Khối nam châm với 6 nam châm

Các thiết bị phụ trợ

-Nguồn một chiều có khả năng cấp dòng tới 5A

-Ampe kế một chiều có thể đo dòng tới 5A

-Cân có khả năng đo lực với độ chính xác lên tới 0,01kg khối lượng tương đương

III-BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BÀI 1 QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ DÒNG ĐIỆN

Bảng 1

) Khối lượng(g) Lực(g) Dòng(A) Khốilượng(g) Lực(g)

Xử lí số liệu

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

L c(g) ự

Nhận xét: Đường biểu diễn có dạng đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

Câu hỏi 1: Chiều của lực có phụ thuộc chiều của dòng điện không? -Trả lời: Có

Câu hỏi 2: Tại sao lực lại tỉ lệ thuận với dòng điện?

-Trả lời: Với sợi dây thẳng , từ trường đều thì độ lớn lực từ tính theo công thức: Fm= ILBsin nên lực tỉ lệ với dòng điện

BÀI 2: QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ CHIỀU DÀI DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN

Bảng 2

Khối lượng khi =0: 160,47(g)I

Chiều

dài(mm)

Khối lượng(g) Lực(g) Chiều

dài(mm)

Khối lượng(g) Lực(g)

8,4 161,00 0,53 3,3 160,71 0,24

Xử lí số liệu

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

L c(g) ự

Nhận xét: Đường biểu điễn có đường thẳng đi qua gốc tọa độ

Câu hỏi 1: Chiều của lực có phụ thuộc độ rộng của dây dẫn không? -Trả lời: Không

Câu hỏi 2: Tại sao lực lại tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn?

Trả lời: Dây dẫn mang dòng điện thẳng và từ trường đều nên độ lớn lực được tính theo Fm=ILBsin nên lực tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn

BÀI 4: QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ GÓC

Bảng 4

Khối lượng khi =0: 70,25(g)I

Góc(˚) Khối lượng(g) Lực(g) Góc(˚) Khối lượng(g) Lực(g)

40 70,58 0,33 -40 69,82 -0,43

Xử lí số liệu

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

L c(g) ự

Nhận xét: Đường biểu diễn có đường hình sin đi qua gốc độ>

Câu hỏi 1: Với góc nào thì lực lớn nhất?

-Trả lời: Ở góc 90˚ thì lực lớn nhất

Câu hỏi 2: Với góc nào thì lực nhỏ nhất?

-Trả lời: Ở góc -90˚ thì lực nhỏ nhất

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BUỔI 3

BÀI 1 : THÍ NGHIỆM LỒNG FARADAY- HIỆN TƯỢNG

TẠO ĐIỆN TÍCH

I-MỤC TIÊU

Khi hoàn thành xong bài thí nghiệm này, sinh viên biết cách thực hiện và xác định được mối quan hệ giữa điện tích cảm ứng trên lồng Faraday với điện tích trên vật mang điện đặt trong lồng, nghiệm chứng quy luật phân

bố thông qua thực nghiệm

II-CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Thí nghiệm lồng Faraday cho phép giải thích hiện tượng dịch chuyển điện và kiểm chứng luật Gauss trong chương số 2 của giáo trình Lý thuyết Trường điện từ Hiện tượng dịch chuyển điện được nhà khoa học Micheal Faraday tiến hành từ 1837 với 02 quả cầu đồng tâm đặt lồng với nhau, giữa chúng có khoảng không gian có thể điền đầy bằng dung dịch điện môi Qủa cầu bên trong điện tích dương, quả cầu bên ngoài tích được nối đất Sau một khoảng thời gian thì quả cầu bên ngoài có điện tích đúng bang điện tích quả cầu bên trong và trái dấu

Hiện tượng dịch chuyển điện đã được khái quát hóa bằng luật Gauss, cụ thể là “Tổng thong lượng đi ra khỏi mặt kín bằng tổng điện tích nằm bên trong mặt kín đó” Thí nghiệm sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hiên tượng dịch chuyển điện và kiếm chứng lại luật Gauss trong điện trường tĩnh

III-CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG

-Đồng hồ đo điện áp (ES-9078)

-Lồng Faraday (ES-9042A)

-Bộ nạp điện tích (ES-9057B)

-Que đo lấy mẫu điện tích (nếu có)

-Đầu kẹp thí nghiệm, dây nối tiếp đất

IV-TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1.1 Quá trình tích điện do cảm ứng và quá trình tích điện do tiếp xúc

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Trình tự Giá trị đồng hồ đo(V)

Lần 1 Lần 2

Đặt bộ nạp điện tích vào bên trong lồng

Faraday(không chạm vào lồng)

Đặt bộ nạp điện tích vào bên trong và

NHẬN XÉT:

Đồng hồ đo cho giá trị khác 0 khi đặt bộ nạp điện tích vào bên trong lồng Faraday tại

a Đồng hồ đo cho giá trị khác 0 khi đặt bộ nạp điện tích vào bên trong lồng Faraday tại bước 3 là do hiện tượng dịch chuyển điện (điện hưởng) Khi đặt bộ nạp điện tích vào bên trong thì lồng Faraday trở thành một lưỡng cực, khi đó các điện tích cùng dấu với bộ nạpsẽ bị đẩy ra xa và theo dây nối đất đi ra ngoài qua đó lồng bị nhiễm điện trái dấu với bộ nạp điện tích

Điện áp chênh lệnh giữa tấm lồng Faraday và tấm nền ở ngoài tại bước 6 và lồng Faraday

b Điện áp chênh lệnh giữa tấm lồng Faraday và tấm nền ở ngoài tại bước 6 và lồng Faradaybị nhiễm điện do có sự truyền điện tích từ bộ nạp điện tích sang lồng Faraday khi cho bộ nạp tiếp xúc với lồng

1.2 Bảo toàn điện tích

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Trình tự Gía trị đồng hồ đo(V)

Lần 1 Lần 2 Lần 3

Lần lượt cho từng bộ nạp vào lồng

(Xanh trước, trắng sau) -14 14 -37 36 -35 34

Bỏ lần lượt từng bộ nạp ra khỏi lông

(Trắng trước, xanh sau) 15 0 25 -2 36 1 NHẬN XÉT:

-Khi cho lần lượt bộ nạp vào lông ở Bước 2, điện tích trên bộ nạp điện thế lồng trong, giá trị điện tích quyết định giá trị điện thế lồng trong hay cũng chính là giá trị trên đồng hồ đo Hai bộ nạp được nạp điện tích bằng cách ma sát, trắng sẽ mang điện tích dương, xanh mang điện tích

âm và có độ lớn bằng nhau Bởi nếu cho tiếp xúc trở lại sẽ cho trung hòa hay chính là bảo toàn điện tích Đặt cả hai bộ nạp vào lồng khi đang tiếp xúc nhau, hai bộ nạp sẽ dần đân xảy ra sự trung hòa dẫn đến độ lớn điện tích tổng cộng giảm

-Bỏ lần lượt từng bộ nạp ra cụ thể trắng trước xanh sau Do bỏ bộ nạp tích điện âm ra trước (xanh) nên điện tích còn lại trong lồng hay trên bộ nạp mang điện dương và có độ lớn nhỏ hơn so với Bước 2 do đã có sự dịch chuyển điện tích giữa hai bộ khi cho tiếp xúc ở Bước 4 Sau đó, bỏ nốt bộ trắng ra thì trong lồng không còn điện tích nên đồng hồ đo chỉ 0

BÀI 3 : THÍ NGHIỆM VỀ ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN MÔI

I-MỤC TIÊU

Phần thí nghiệm này giúp sinh viên biết cách tiến hành thí nghiệm trên

bộ thiết bị, đo được các thông số trong nội dung bài thí nghiệm, giải thích được mối quan hệ giữa C, Q, V, giai thích được tính chất vật lý của các loại vật liệu khác nhau thể hiện trong điện trường tĩnh

II-CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Đối với tụ điện phẳng, ta có quan hệ sau:

C= Trong đó:

- C: điện dung của tụ điện phẳng

- A: tiết điện của tấm bản cực kim loại

- d: khoảng cách giữa 2 bản cực

- : hằng số điện môi của chất điện môi

Nếu có N tụ điện mắc song song với nhau, giá trị điện dung tương đương được tính theo công thức:

CTĐ=C +C +C +…+C1 2 3 N

III-CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG

- Đồng hồ đo điện áp (ES-9078)

- Lồng Faraday (ES-9024A)

- Bộ nạp điện tích và que đo lấy mẫu điện tích (ES-9075B)

- Bộ nguồn điện áp tĩnh điện (ES-9077)

- 2 quả cầu kim loại (ES-9059B)

- Thiết bị tụ biến thiên (ES-9079)

- Các tấm điện môi

- Tụ điện 30pF

- Đầu kẹp thí nghiệm, dây nối tiếp đất

- Máy tính cài phần mềm ScienceWorkshopRinterface

IV-TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1.2 Kiểm chứng mối quan hệ giữa C, V và Q đối với tụ điện phẳng

a Đo V trong điều kiện C không đổi, Q thay đổi

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Khoảng cách hai bản tụ điện:

2cm Khoảng cách hai bản tụ điện: 4cm Lần đo Điện áp (V) Lần đo Điện áp (V)

NHẬN XÉT:

-Điện áp của tụ điện tăng khi điện tích được truyền vào tụ điện tăng (V tỉ

lệ thuận với Q khi C không đổi)

b Đo Q trong điều kiện C thay đổi, V không đổi

KẾT QUẢ THÍ NHIỆM

Điện áp nguồn: 2000V

Khoảng cách giữa hai

bản cực tụ điện 3cm 6cm 10cm Gía trị mật

độ điện tích Tại tâm bản tụ 13 7 6

Tại gần 15 9 7

mép bản tụ

NHẬN XÉT:

Giá trị mật độ điện tích ở

gần mép bàn tụ lớn hơn

tại tâm bản tụ, suy ra

điện tích sẽ tập

-Giá trị mật độ điện tích ở gần mép bàn tụ lớn hơn tại tâm bản tụ, suy ra điện tích sẽ tập trung chủ yếu ở ngoài mép bản tụ

Khi khoảng cách giữa

hai bản tụ càng lớn thì

giá trị điện dung sẽ

càng nhỏ mà điện áp

-Khi khoảng cách giữa hai bản tụ càng lớn thì giá trị điện dung sẽ càng nhỏ mà điện áp nguồn không đổi dẫn đến mật độ điện tích trên mỗi bản

tụ sẽ giảm đi (Q tỉ lệ thuận với C khi V không đổi)

c Đo V trong điều kiện C thay đổi, Q không đổi

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Khoảng cách giữa hai bản tụ điện: 6cm

Điện áp nguồn (V) 1000 2000 3000

Gía trị mật

độ điện tích

Tại tâm

bản tụ

Tại gần

mép bản tụ 5 9 15

NHẬN XET:

Khi điện áp của nguồn

tăng mà khoảng cách

giữa 2 bản tụ không đổi

điều đó dẫn đến mật

-Khi điện áp của nguồn tăng mà khoảng cách giữa 2 bản tụ không đổi điều đó dẫn đến mậ độ điện tích trên mỗi bản tụ tăng lên (Q tỉ lệ thuận với V khi C không đổi)

d Đo V trong điều kiện C thay đổi, Q không đổi

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Điện áp nguồn: 30V

Khoảng cách giữa 2 bản cực

của tụ (cm) 3cm 5cm 6cm Điện áp (V) 33 46 59 NHẬN XÉT:

Khi khoảng cách gữa 2

bản tụ tăng mà điện tích

trên mỗi bản tụ không

đổi dẫn đến điện

-Khi khoảng cách gữa 2 bản tụ tăng mà điện tích trên mỗi bản tụ không đổi dẫn đến điện áp tăng lên (V tỉ lệ nghịch với C khi Q không đổi)