báo cáo thí nghiệm trường điện từ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (738.28 KB, 13 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

Mã lớp thí nghiệm:731256

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BUỔI 1

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

I-CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG

Một dây dẫn mang dịng điện và một từ trường có lực tương tác lẫnnhau. Nếu sợi dây thẳng và từ trường đều thì lực từ này được tính theotích hữu hướng:

trong đó [A] là cường độ dịng điện một chiều chảy trong dây dẫnI

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

Fm=ILBsinvới là góc nhỏ hơn giữa từ trường và dây dẫn.

II-THIẾT BỊ CẦN THIẾTBộ cân dịng cơ bản

Bộ này cần có:-Khối thiết bị chính-Sáu vịng dây

-Khối nam châm với 6 nam châm

III-BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BÀI 1. QUAN HỆ GIỮA LỰC TỪ VÀ DÒNG ĐIỆNBảng 1

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="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 dịng điện khơng?-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 theocơng thức: Fm= ILBsin nên lực tỉ lệ với dòng điện.

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

Bảng 2

Khối lượng khi =0: 160,47(g)I

Khối lượng(g) Lực(g) Chiềudài(mm)

Khối lượng(g) Lực(g)

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

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 GÓCBảng 4

Khối lượng khi =0: 70,25(g)I

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

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

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.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BUỔI 3

BÀI 1 : THÍ NGHIỆM LỒNG FARADAY- HIỆN TƯỢNGTẠO ĐIỆN TÍCH

I-MỤC TIÊU

Khi hồn thành xong bài thí nghiệm này, sinh viên biết cách thực hiện vàxác định được mối quan hệ giữa điện tích cảm ứng trên lồng Faraday vớiđiện 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 chuyểnđiện và kiểm chứng luật Gauss trong chương số 2 của giáo trình Lýthuyết Trường điện từ. Hiện tượng dịch chuyển điện được nhà khoa họcMicheal Faraday tiến hành từ 1837 với 02 quả cầu đồng tâm đặt lồng vớinhau, giữa chúng có khoảng khơng gian có thể điền đầy bằng dung dịchđiện môi. Qủa cầu bên trong điện tích dương, quả cầu bên ngồi tíchđược nối đất. Sau một khoảng thời gian thì quả cầu bên ngồi có điệntích đúng bang điện tích quả cầu bên trong và trái dấu.

Hiện tượng dịch chuyển điện đã được khái quát hóa bằng luật Gauss, cụthể là “Tổng thong lượng đi ra khỏi mặt kín bằng tổng điện tích nằm bêntrong mặt kín đó”. Thí nghiệm sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hiên tượng dịchchuyển 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)

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

-Bộ nạp điện tích (ES-9057B)-Que đo lấy mẫu điện tích (nếu có)-Đầu kẹp thí nghiệm, dây nối tiếp đất

Đặt bộ nạp điện tích vào bên trong lồngFaraday(khơng chạm vào lồng)

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

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

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

1.2. Bảo tồn điện tích

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Trình tựGía trị đồng hồ đo(V)Lần 1Lần 2Lần 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 1NHẬN XÉT:

-Khi cho lần lượt bộ nạp vào lơng ở Bước 2, điện tích trên bộ nạp điệnthế lồng trong, giá trị điện tích quyết định giá trị điện thế lồng trong haycũng chính là giá trị trên đồng hồ đo. Hai bộ nạp được nạp điện tíchbằng cách ma sát, trắng sẽ mang điện tích dương, xanh mang điện tíchâm và có độ lớn bằng nhau. Bởi nếu cho tiếp xúc trở lại sẽ cho trung hòahay chính là bảo tồn điện tích. Đặt cả hai bộ nạp vào lồng khi đang tiếpxúc nhau, hai bộ nạp sẽ dần đân xảy ra sự trung hòa dẫn đến độ lớn điệntích tổng cộng giảm.

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

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

BÀI 3 : THÍ NGHIỆM VỀ ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN MƠI

I-MỤC TIÊU

Phần thí nghiệm này giúp sinh viên biết cách tiến hành thí nghiệm trênbộ thiết bị, đo được các thơng số trong nội dung bài thí nghiệm, giảithích được mối quan hệ giữa C, Q, V, giai thích được tính chất vật lý củacác 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 tươngđương được tính theo cơng thức:

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

- Thiết bị tụ biến thiên (ES-9079)- Các tấm điện mơi

- 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 phẳnga. Đo V trong điều kiện C không đổi, Q thay đổi

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Khoảng cách hai bản tụ điện:

2cmKhoảng cách hai bản tụ điện:4cmLần đoĐiện áp (V)Lần đoĐiện áp (V)

Khoảng cách giữa hai

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

độ điện tíchTại tâmbản tụ 13 7 6Tại gần 15 9 7

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

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 rađiện tích sẽ tập trung chủ yếu ở ngoài mép bản tụ.

Khi khoảng cách giữahai bản tụ càng lớn thìgiá trị điện dung sẽcàng nhỏ mà điện áp

-Khi khoảng cách giữa hai bản tụ càng lớn thì giá trị điện dung sẽ càngnhỏ mà điện áp nguồn không đổi dẫn đến mật độ điện tích trên mỗi bảntụ sẽ giảm đi (Q tỉ lệ thuận với C khi V không đổi).

c. Đo V trong điều kiện C thay đổi, Q khơng đổi

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Khoảng cách giữa hai bản tụ điện: 6cm

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Điện áp nguồn (V) 1000 2000 3000

Gía trị mậtđộ điện tích

Tại tâmbản tụ

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

d. Đo V trong điều kiện C thay đổi, Q khơng đổi

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Điện áp nguồn: 30V

Khoảng cách giữa 2 bản cực

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