1. ‫گزارش كا ر آزمايشگا ه فيزي ك ) 2(‬
‫تهيه كننده گان : محسن هنرور ، نيوشا كاشاني‬ ‫آزمايش ) 7( 87/9/61 01-‬
‫8 صبح‬
‫هد ف : بررسي كمي و كيفي ميدانها ثابت ناشي از عبور جريان الكتريكي در‬ ‫‪‬‬
‫سونولوئيد ها.‬
‫وسايل مورد نيا ز :‬ ‫‪‬‬
‫، آمپر متر، منبع تغذيه،‬ ‫003 >‪R‬‬ ‫‌دستگاه تسلمتر، ميله هال، ولت متر با وقاومت داخلي‬
‫سيم رابط‬
‫مختصري ا ز تئور ي آزمايش : ‌‬ ‫‪‬‬
‫عبور جريان الكتريكي در محييط هيادي ايجياد مييدان مغناطيسيي ميي نماييد .‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫ميدان ايجاد شده در اطراف هادي، بستكي به فاصله ، محيط فراگير و شييدت جريييان‬
‫دارد و اگر جريان ثابت باشد ميدان ثابت اگر متغيير باشد ميدان متغيير مي باشد . اين‬
‫ميدان در اطراف يك هادي شعاعي دارد و در داخل سنولوئيد تقريبا طولي و متناس يب‬
‫ي‬
‫با دور يم پيچ و جنس محيط و نسبت معكوس با طول آن دارد .‬
‫دستگا ه تسلمت ر :‬ ‫‪‬‬
‫تسلمتر دستگاهي است براي اندازهگيري دانسيته فلزي مغناطيسييي )اعييم از‬
‫فلوي ثابت و يا متغيير(ي طراحي شده است . ميدانهاي مغناطيسي توسط دو ميله هال‬
‫مورد جستجو قرار مي گيرند .‬
‫ميله هاي بلند بيراي انيدازه گييري مييدان هياي خطيي نظيير سيونولوئيد ميورد‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫اسفاده قرار مي گيرند . تسلمتر كه در اين آزمايش مورد استفاده قرار ميي گييرد بيا‬
‫ي ي‬ ‫ي‬
‫رنج ‪ 3V-AC‬به ترمينال)ي4(ي مطابق شكل وصل مي شود )مقاومت داخلي اين ولت متر‬
‫بايد 003 اهم باشد(.ي‬

2. ‫طر ز كاليبر ه كرد ن دستگا ه تسلمت ر : ‌‬ ‫‪‬‬
‫الف - ي ابتدا سيم هاي ولت متر را به ترمينال هياي شيماره 4 مطيابق شيكل)ي1(ي باييد‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫وصل شود .‬
‫ب - ي ترمينال ميله هال را به محل ترمينيال ش يماره 5 مطيابق ش يكل ) 1(ي باييد وص يل‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫شوند .‬
‫ج - ي كليد قشاري ) ‪( Echen‬ي را ابتدا بداخل فشار داده در حالي كه كلييد هياي فش ياري‬
‫ي‬ ‫ي ي‬
‫)ي-يي(ي و )~(ي هر دو بيرون هستند . سپس بيا اسيتفاده از پييچ تنظييم كننيده ش يماره 3‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫مربوط به كليد ‪ Echen‬بايد عقربه ولت متر را دقيقا روي عدد 3 ولت متر متصييل شييده‬
‫به ترمينال شماره 4 قرار دهيد ، پس ار تنظيم كليد فشاري ‪ Echen‬را ب يا فش يار مج يدد‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫‌‬
‫به بيرون بياوريد .‬
‫د - ي پس از تنظيم حد بال ولت متر كليد فشاري )ي-يي(ي كه مربوط به اندازه گي يري گي يري‬
‫ي‬ ‫ي‬
‫ميدانهاي ثابت است با فشار دادن بداخل ببريد . بااستفاده از پيچ تنظيم كننده شماره)ي‬
‫2(ي كار مي كنيد كه عقربه ولت متر موقعيكه كليد سلكتور شماره 1 روي ‪ 0.3mT‬قييرار‬
‫گرفته به حداقل انحراف خود برسد در اين صورت حد پايين دستگاه نيز تنظيم شده و‬
‫دستگاه آماده براي اندازه گيري مي باشد . )توجه داشته باشيد براي تنظيم حيد پيايين‬
‫ميله حال بايد درو اتاقك خل ء قرار داد تا ميدان مغناطيسي اطراف حذف گردد(.‬

3. ‫روش انجا م آزمايش : ‌‬ ‫‪‬‬
‫آزمايش ) 1(ي : ابتدا مداري مطابق تشكبل دهيد . ميله ه يال كيه ب يه دسيتگاه تس يلمتر‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬
‫متصل است و فبل كاليبره شده د رمحل مخصوص خود داخل سولونوئيد قرار دهيييد ،‬
‫تا عنصر حساس آن در وسط سولونوئيد كه طول آن 021 سانتي م يتر و تع يداد حلق يه‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫هاي آن 91 دور مي باشد .‬
‫سپس توسط رئوستا ، جريان را مطابق حدول شييماره ) 1(ي از 5.0 تييا 4 آم يپر‬
‫ي‬
‫تغيير دهيد و اندكسيون مغناطيسي را روي رنيج 3.0 ميليي تسيل ييا سياير رنيج هياي‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي ي ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫خوانده و نتيجه را در جدول شماره ) 1(ي يادداشت كنيد . منحني تغيييرات اندكسييون را‬
‫ي‬ ‫ي‬
‫برحسب شدت جريان رسم كنيد . نتيجه بدست آمده از منحني را بنويسيد.‬
‫جدول شماره ) 1(‬
‫دور 91= ‪N‬‬
‫‪L = 12cm‬‬
‫‪(I (A‬‬ ‫5.0‬ ‫1‬ ‫5.1‬ ‫2‬ ‫5.2‬ ‫3‬ ‫5.3‬

4. ‫‪(B (mT‬‬ ‫61.0‬ ‫52.0‬ ‫53.0‬ ‫34.0‬ ‫35.0‬ ‫46.0‬ ‫37.0‬
‫وه‪ç‬رآسآ تك‪éé‬آسآتب ه‪é‬رآبو هكبوآغ‪é‬ض‪ é‬بس دضبب حس‪é‬آو ض‪é‬ه ة‪é‬خ‬
‫8000.0‬
‫7000.0‬
‫6000.0‬
‫2000.0 = ‪Tan a‬‬
‫5000.0‬
‫ه‪é‬ربآوب هكوآغ‪é‬ض‪é‬‬
‫4000.0‬
‫3000.0‬
‫2000.0‬
‫1000.0‬
‫0‬
‫0‬ ‫5.0‬ ‫1‬ ‫5.1‬ ‫2‬ ‫5.2‬ ‫3‬ ‫5.3‬ ‫4‬
‫حس‪é‬آو‬
‫‪B‬‬ ‫‪B µN‬‬
‫=∝ ‪Tan‬‬ ‫و 2000.0 =‬ ‫=‬
‫‪i‬‬ ‫‪i‬‬ ‫‪L‬‬
‫‪µ = 12.6 × 10 −7 Tm‬‬
‫‪A‬‬
‫آزمايش شماره ) 2(ي : در مدار آزمايش ) 1(ي ط يول فش يرده س يولونوئيد را ك يه 91 دور‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫اسييت 8 يييا 21 سييانتي مييتر و جريييان مييدار را 3 آمييپر انتخيياب كنيييد . و اندكسيييون‬
‫مغناطيسي را اندازه گيري كرده ، در جدول شماره)ي2(ي يادداشت نماييد . سپس تعداد‬
‫دور هاي سولونوئيد را ثابت نگه داريد و طول سولونوئيد را مطيابق جيدول ش يماره )‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫2(ي تنظيم نماييد و اندكسيون مغناطيسي زا اندازه گيري نماييد و جييدول شييماره ) 2(‬
‫را كامل كنيد . توجه داشته باشييد كيه ميليه هيال هميواره در وسيط سيولونوئيد قيرار‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬
‫گرفته باشد . منحني تغييرات اندكسيون مغناطيسي را برحسب عكس طول سولونوئيد‬
‫رسم كنيد . نتيجه بدست آمده را بنويسيد .‬
‫جدول شماره ) 2(‬
‫دور 91= ‪N‬‬
‫‪I = 3A‬‬
‫‪(L (cm‬‬ ‫8‬ ‫21‬ ‫61‬ ‫02‬ ‫42‬ ‫82‬
‫‪(B (mT‬‬ ‫247.0‬ ‫806.0‬ ‫84.0‬ ‫593.0‬ ‫823.0‬ ‫282.0‬

5. ‫وه‪ç‬رآس تك‪éé‬آسآتب ه‪é‬رآو هكبوآغ‪é‬ض‪ é‬بس دضبب ق‪â‬ض غ‪ç‬ن ض‪é‬ه ة‪é‬خ‬
‫9000.0‬
‫8000.0‬
‫7000.0‬
‫1960000.0 = ‪Tan a‬‬
‫6000.0‬
‫ه‪é‬ربآوب هكوآغ‪é‬ض‪é‬‬
‫5000.0‬
‫4000.0‬
‫3000.0‬
‫2000.0‬
‫1000.0‬
‫0‬
‫0‬ ‫2‬ ‫4‬ ‫6‬ ‫8‬ ‫01‬ ‫21‬ ‫41‬
‫ق‪â‬ض غ‪ç‬ن‬
‫‪B‬‬ ‫‪B µN‬‬
‫=∝ ‪Tan‬‬ ‫و 1960000.0 =‬ ‫=‬
‫‪i‬‬ ‫‪i‬‬ ‫‪L‬‬
‫‪µ = 12.13 × 10 − 7 Tm‬‬
‫‪A‬‬
‫آزمايش ) 3(ي : در مدار آزمايش ) 1(ي تعداد حلقه ه ياي س يولونوئيد را ك يه 91 دور م يي‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫باشد 8 سانتي متر و وجريان مدار 3 آمپر ار انتخاب نماييد . اندكسيون مغناطيسييي را‬
‫اندازه گيري كنيد و در جدول شماره ) 3(ي يادداشت نمايييد . حيال طيول سيولونوئيد را‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫دوباره 8 سانتي متر انتخاب كنيد در حالي كه تعداد حلقه هيياي آن ...... دور و جريييان‬
‫همان 3 آميپر باشيد مقيدار اندكسييون مغناطيسيي را انيدازه گييري كنييد و در جيدول‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫شماره ) 3(ي يادداشت نماييد . سپس طبق جدول شماره ) 3(ي در طول ثابت تعداد دور‬
‫ها را تغيير دهيد و اندكسيون مغناطيسي را اندازه گيري كرده و جدول را كامل نماييد‬
‫.‬
‫جدول شماره ) 2(‬
‫‪I = 3A‬‬
‫‪L = 8cm‬‬
‫‪N‬‬ ‫91‬ ‫51‬ ‫11‬ ‫8‬ ‫5‬
‫‪(B (mT‬‬ ‫26.0‬ ‫24.0‬ ‫52.0‬ ‫21.0‬ ‫90.0‬
‫‪B‬‬ ‫‪B µN‬‬
‫=∝ ‪Tan‬‬ ‫و 400000.0 =‬ ‫=‬
‫‪i‬‬ ‫‪i‬‬ ‫‪L‬‬
‫‪µ = 10.7 × 10 −7 Tm‬‬
‫‪A‬‬

6. ‫وه‪ç‬رآس تك‪éé‬آسآتب ه‪é‬رآو هكبوآغ‪é‬ض‪ é‬بس دضبب تقرآر ر‪ç‬س ض‪é‬ه ة‪é‬خ‬
‫7000.0‬
‫6000.0‬
‫5000.0‬
‫400000.0 = ‪Tan a‬‬
‫ه‪é‬ربآوب هكوآغ‪é‬ض‪é‬‬
‫4000.0‬
‫3000.0‬
‫2000.0‬
‫1000.0‬
‫0‬
‫0‬ ‫2‬ ‫4‬ ‫6‬ ‫8‬ ‫01‬ ‫21‬ ‫41‬ ‫61‬ ‫81‬ ‫02‬
‫تبقربآرب رب‪ç‬س‬
‫با استفاده از منحني هيا 0‪ µ‬ضيريب ثيابت آزميايش را بدسيت آورييد . سيپس خطياي‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬
‫آزمايش را با توجه به اينكه 7− 01× ‪ µ0 = 4π‬است بدست آوريد .‬
‫محاسبه خطاي آزمايش :‬ ‫‪‬‬
‫01× ‪µ0 = 4π‬‬ ‫01× 75.21 =‬ ‫7−‬ ‫7−‬
‫7.01+ 31.21+ 6.21‬
‫=‪µ‬‬ ‫7− 01× 8.11 = 7− 01×‬
‫3‬
‫81.11 − 75.21 ‪µ − µ‬‬
‫0 = ‪∆µ‬‬ ‫=‬ ‫%21.6 =‬
‫0‪µ‬‬ ‫75.21‬
‫‪ ‬عوامل خطا :‬
‫خطايي كه در هنگام تنظيم حد بال و پايين دستگاه ايجياد ميي شيود بصيورتي كيه‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫1.‬
‫دقيقا نمي توان از كاليبره بودن دستگاه اطمينان حاصل كرد‬
‫خطاي حاصل از خواندن اعداد توسط آزمايش گر‬ ‫2.‬
‫خطاي نسبي كه هر وسيله دارد‬ ‫3.‬
‫نتيجه گيري :‬ ‫‪‬‬
‫با تيوجه بيه ايين آزميايش ميي تيوانيم مييدانهاي مغناطيسيي ايجياد شيده ييك‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬
‫سنولوئيد را بررسي كنيم . بطوريكه اين ميدن با عكس طول سولونوئيد و تعداد حلقه‬
‫ها و جريان رابطه مستقيم دارد . البته هر محيطي براي خود يك قابليت گذر دهي نيز‬
‫دارد كه اين نيز مي تواند در ميدان ايجاد شده تاثير بگذارد .‬
‫با توجه به فرمول و نتايج بدست آمده آزمايش :‬
‫ميدان مغناطيسي با جريان نسبت مستقين دارد‬ ‫1.‬
‫ميدان مغناطيسي با طول سونولوئيد نسبت معكوس دارد‬ ‫2.‬
‫ميدان مغناطيسي با تعداد دور نيز نسبت مستقيم دارد‬ ‫3.‬
‫با توجه بيه ‪ µ‬بدسيت آميده از سيه آزميايش نشيان ميي دهيد كيه ‪ µ‬هيوا محييط‬
‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫4.‬
‫آزمايشگاه از ‪ µ‬خل كمتر مي باشد . يعني اينكه خل مقاومت كمتر ياز خييود در برابيير‬

7. ‫عبور ميدانهاي مغناطيسي نشان مي دهد بطوريكه در شرايط يكسان بين هييوا و خل‬
‫، ميدان مغناطيسي ‪ B‬در محيط خل بيشتر است .‬