Описание экспериментальной установки. Краткая теория
Краткая теория Магнитное поле – это материальная среда, посредством которой осуществляется взаимодействие между собой магнитов, проводников с током, токов и магнитов и т.п. Источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды. Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции , единица измерения – тесла (Тл). Силовые линии магнитного поля (линии магнитной индукции ) носят вихревой характер, т.е. они замкнуты. Контур с током в однородном магнитном поле. Рассмотрим поведение контура с током в однородном магнитном поле. 1. Вектор магнитной индукции лежит в плоскости контура. где, – сила тока в проводнике, - индукция магнитного поля, - длина проводника, - угол между направлением тока I и вектором (на приведенном рисунке угол ).
Рис.1а. Правило левой руки для определения направления силы Ампера. 2. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен нормали плоскости контура (рис.2 …).
Отметим, что полученное выражение (1)для величины результирующего момента М, справедливо для плоского контура любой формы. Поэтому, применительно к условиям данной работы, величину вращающего момента, действующего на круглую рамку с током в однородном магнитном поле катушек Гельмгольца, можно вычислить по формуле (1). Индукция B однородного поля внутри катушек Гельмгольца прямо пропорциональна силе тока I в катушках: B ~ I. , (2) где m - число витков контура (m=3), - ток в контуре, Описание экспериментальной установки Общий вид экспериментальной установки показан на рис. 2.
Рис. 2. Общий вид экспериментальной установки. Рамка с током 1 помещена в магнитное поле, создаваемое катушками Гельмгольца 2, взаимное расположение и подключение которых наилучшим образом обеспечивает однородность поля между ними. Питание катушек и рамки осуществляется блоками питания 3 и 4 и контролируется универсальными измерительными приборами - мультиметрами 5 и 6. Необходимый ток в катушках Гельмгольца устанавливается с помощью переключателя «POWER» (а), ручки установки напряжения (б) и ручки установки тока (в) на блоке питания 3. Ток рамки устанавливается с помощью ручки (г) блока питания 4. Вращающий момент сил, действующих на рамку с током, определяется с помощью крутильных весов 7, закрепленных на штативе. «Нулевое» положение крутильных весов следует контролировать перед каждым измерением. При отсутствии вращающего момента «0» указателя по шкале прибора должен соответствовать положению верхней стороны квадратного проволочного подвеса 8 вдоль установочной линейки 9, что можно откорректировать винтом 10. При прохождении тока через рамку, под действием магнитного поля, она повернется, закрутив пружину весов. Чтобы определить закручивающий момент, надо вернуть рамку в начальное положение с помощью винта 11. При этом стрелка винта покажет на круговой шкале 12 величину момента вращающей силы, действующей на рамку с током. Рамка прикрепляется к подвесу с помощью поворотного устройства с прорезями 13, обеспечивающего положение рамки под различными углами положительной нормали по отношению к направлению магнитного поля катушек Гельмгольца.
Порядок выполнения работы 1) Установите нулевое положение стрелки по шкале 12 крутильных весов 7. Для этого с помощью винта 10 расположите верхнюю горизонтальную сторону квадрата подвеса точно над белыми «прорезями» установочной линейки 9 (см. рис. 3).
Рис. 3. Установка нулевого положения стрелки установочной линейки 9. 2) Включите блок питания 3 катушек с помощью клавиши на задней панели прибора. Установите ручкой (б) ток в катушках Гельмгольца 3) Включите блок питания контура 4. Ручкой (г) установите ток в контуре Iк=1,5 А. Величину тока проконтролируйте мультиметром 6 (на мультиметре должен быть поставлен диапазон измерения 20 А). 4) Поверните винт 11 против часовой стрелки до установления указателя точно в прорези (см. рис.3). Винт 10 при этом не трогать! Определите величину экспериментального момента сил Мэксп
Рис. 4. Фото шкалы крутильных весов.
5) Продолжайте измерения момента сил Мэксп, изменяя значения тока в контуре Iкв соответствие с таблицей 2. 6) Проведите аналогичные измерения при токе в катушках Гельмгольца I = 2А, предварительно проверив установку "0" в отсутствие тока в контуре. Результаты измерений занесите в таблицу 2. 7) Постройте графики зависимости Мэксп от Iкпо данным таблиц 1 и 2. 8) Рассчитайте по формуле (6) теоретические значения момента сил Мтеор , занесите их в таблицы 1 и 2 и также постройте графики Мтеор=f (Iк).
Таблица 1.Измерения вращающего момента при различных токах в контуреIк,: (при токе в катушках Гельмгольца I1 = 1,5 А)
Таблица 2. Измерения вращающего момента при различных токах в контуре: (при токе в катушках Гельмгольца I2 = 2 А)
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (394)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |