XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Цель работы:

• Экспериментальное подтверждение закономерностей для магнитного поля прямого провода и кругового витка (контура) с током;

• Экспериментальное определение величины магнитной постоянной

Теория:

Исследование магнитного поля было выполнено с помощью виртуального стенда («Облако знаний»), позволяющего на различном расстоянии определять направление силовых линий поля и их количество, направление и величину индукции магнитного поля в разных точках для прямого тока и кругового тока на разных расстояниях от него.

Исследование магнитного поля прямого провода с током

Ход работы:

Виртуальная модель магнитного поля прямого тока позволяет определять индукцию магнитного поля на разном расстоянии (от 2 до 10 см) в разных точках магнитного поля.

В этой модели я установила величину тока, равную I₁=5 А и I₂=10 А. С помощью перемещения тестовую точку в окне демонстрации на расстояния от 2 до 10 см, измерила индукции магнитного поля для этих расстояний.

Результаты измерений записала в таблицу 1. Индукция B₁ для первого тока I₁, индукция B₂ для второго тока I₂.

Затем построила график зависимости индукции магнитного поля прямого провода с током от обратного расстояния для двух токов.

По методу наименьших квадратов определила тангенс угла наклона графика зависимости индукции поля от обратного расстояния и получила магнитную постоянную .

В 1 случае: Гн/м

Во 2 случае: Гн/м

Исследование магнитного поля витка с током

Ход работы:

Виртуальная модель магнитного поля кругового тока позволяет определять индукцию магнитного поля на разном расстоянии (от 2 до 10 см) в разных точках магнитного поля в зависимости различных параметров (силы тока, радиуса витка, изменения магнитного поля).

В этой модели магнитного поля кругового витка с током я установила величину тока, равную I₁=5 А и I₂=10 А. Радиус витка приняла R = 4 см, а изменение магнитного поля ΔB = 40 мкТл. Изменяя расстояния по оси Ox от 2 до 10 см, измерила проекцию индукции магнитного поля на Ox для этих расстояний.

Результаты измерений записала в таблицу 2. Индукция B₁ для первого тока I₁, индукция B₂ для второго тока I₂.

Затем построила график зависимости индукции магнитного поля на оси витка с током от куба обратного расстояния

По методу наименьших квадратов определила тангенс угла наклона графика зависимости индукции поля на оси витка с током от куба обратного расстояния и получила магнитную постоянную .

В 1 случае: Гн/м

Во 2 случае: Гн/м

Вывод: В ходе работы были выявлены закономерности для магнитного поля прямого провода и кругового витка (контура) с током - при увеличении расстояния от них магнитная индукция уменьшается, а при увеличении силы тока, создающего магнитное поле, его индукция увеличивается.

Была определена магнитная постоянная µ₀ в первом исследовании, при токе 5 А она составила 12,67*10^-7 Гн/м, при токе 10 А составила 12,67*10^-7 Гн/м, среднее значение – 12,67*10^-7 Гн/м. По теории µ₀ равно 12,56*10^-7 Гн/м, погрешность среднего значения с теорией составила 0,8%.

Была определена магнитная постоянная µ₀ во втором исследовании, при токе 5 А она составила 12,5*10^-7 Гн/м, при токе 10 А составила 12,63*10^-7 Гн/м, среднее значение 12,57*10^-7 Гн/м. По теории µ₀ равно 12,56*10^-7 Гн/м, погрешность среднего значения с теорией составила 0,08%.

Цели работы были выполнены. Виртуальные исследования по Облаку знаний показали хорошие результаты, отчётливо видны силовые линии, погрешность в двух исследованиях составила меньше 1%, можно точно определить индукцию прямого и кругового тока. Также виртуальная модель позволяет определять индукцию магнитного поля в зависимости от радиуса витка и на различном расстоянии от начала координат. Поэтому данная модель хорошо подходит для исследования магнитного поля.