Описание экспериментальной установки
Рис.2
Внешний вид установки показан на рис.2. Источник питания содержит постоянный и переменный выходы по напряжению. Соедините выход переменного напряжения (диапазон 0…12В) с источником света.
Электромагнит состоит из U-образного железного сердечника, двух катушек из 600 витков и двух наконечников с отверстием. Все это смонтировано на столике со штативом.
Соедините выход переменного напряжения (диапазон 0…12В) с источником света. Выход постоянного напряжения (диапазон 0…20В) соедините последовательно с амперметром, коммутатором и магнитом постоянного тока. Катушки магнита должны быть соединены между собой также последовательно. Коммутатор необходим для того, чтобы менять направление магнитного поля в процессе измерений. Установите столик с электромагнитом на оптической скамье. Установите экран (7) в конце оптической скамьи.
Включите блок питания, при этом должен начать работать источник света. Отрегулируйте высоту расположения магнита таким образом, чтобы свет от лампы проходил через отверстия в наконечниках, и на экране наблюдалось светлое пятно. Вложите тестируемый образец стекла (4) длиною 30 мм в гнезда наконечников электромагнита и отрегулируйте его положение так, чтобы на экране наблюдалось светлое пятно. Установите цветной светофильтр (2) как показано на рис3. Установите поляризаторы (3) и (5) как указано на рис.2. Установите линзу (6) и сфокусируйте световой луч на экране. Добейтесь минимального диаметра светового пятна.
Установите первый поляризатор (3) в положение 45 градусов. Поворотом поляризатора (5) добейтесь исчезновения (или минимальной освещенности) пятна на экране. При этом поляризаторы будут ориентированы под углом 90 градусов друг относительно друга.
Порядок выполнения работы:
1. Вращая ручку регулировки питания на источнике питания
установите ток электромагнита 0.5 А. Поворотом поляризатора (5) добейтесь исчезновения (минимальной освещенности) пятна на экране. Снимите отсчет положения поляризатора (5) 1 . Отсчет производить с точностью до 0.2 градуса с помощью подвижной шкалы. Число десятых градуса равно числу, даваемому той чертой на подвижной шкале, которая наилучшим образом совпадает с делениями на неподвижной шкале. Где здесь слова об изменении направления тока?
2.
Поворотом поляризатора (5) добейтесь
исчезновения (минимальной освещенности)
пятна на экране. Снимите отсчет положения
поляризатора (5) 2
. Отсчет производить с точностью до 0.2
градуса с помощью подвижной шкалы.
Разность отсчетов
,
где
- угол поворота плоскости поляризации
света в магнитном поле.
3. Вращая ручку регулировки питания на источнике питания, установите ток электромагнита 1 А. Произведите измерения отсчетов положения поляризатора (5) и определите угол поворота плоскости поляризации для этого значения тока электромагнита.
4. Вращая ручку регулировки питания на источнике питания, меняйте ток электромагнита и величину магнитного поля в нем. Произведите измерения отсчетов положения поляризатора (5) и определите угол поворота плоскости поляризации для значений тока электромагнита 1.5А, 2А, 2.5А, 3А.
5. По мере измерений заполните таблицу 1:
Таблица 1
-
, нм
Ток электромагнита, А
1, град
2, град
580
0,5
..
..
..
..
3,0
525
505
440
Рис.3а Пространственная зависимость индукции магнитного поля между катушками
Рис.3б Средняя величина индукции магнитного поля как функция тока катушки.
6. Пользуясь рис. 3б, по току катушки определите величину индукции магнитного поля в тестируемом образце. Эксперимент по детальному измерению индукции магнитного поля для различных токов катушки описан в приложении 2.