Описание лабораторной установки

В работе используется водный раствор хлористого железа (FeCl₃), помещенный в неоднородное магнитное поле. Неоднородное магнитное поле создается благодаря тому, что полюсные наконечники электромагнита имеют форму усеченных конусов (рис. 13.1). Источником тока для электромагнита является селеновый выпрямитель ВСА-5А-К.

Техника безопасности

Запрещается устанавливать переключатель «нагрузка» в положение «II ст.», так как при этом через электромагнит протекает ток в 4 А при напряжении 100 В, что опасно для жизни.

Электромагнит достаточно сильно нагревается, поэтому к нему не следует прикасаться.

Необходимо следить за величиной подаваемого на электромагнит тока. Нельзя подавать более 1,5 А.

Не следует трогать стеклянную U-образную трубку. Если она выйдет из промежутка между полюсами электромагнита или если уровень жидкости в ней будет далеко от полюсов, – обратитесь к лаборанту.

Порядок выполнения работы

1. Перед включением приборов в сеть необходимо установить ручки управления на селеновом выпрямителе ВСА-5А-К в следующие положения:

• переключатель «127–220 В» – в положение «вкл. 220 В», т.е. вправо;

• переключатель «нагрузка» – в положение «I ст.» т.е. влево;

• ручку регулировки напряжения, расположенную в самом центре прибора, – в крайнее левое положение.

2. Включить выпрямитель и лампочку подсветки микроскопа в сеть. После включения приборов амперметр и вольтметр на выпрямителе должны показывать нуль, лампочка подсветки должна загореться.

3. При силе тока I=0 нужно найти начальный уровень h₀ жидкости в U-образной трубке, для чего необходимо выполнить следующее. Вращая барабан с круговой шкалой, расположенный под микроскопом, совместить риску в окуляре микроскопа с уровнем жидкости в трубке (с нижним краем мениска (рис. 13.2)). Окуляр микроскопа можно перемещать для получения резкого изображения, однако изображение мениска жидкости должно быть достаточно большим, чтобы вести измерения с достаточной точностью.

Рис. 13.2

4. Произвести отсчет начального уровня жидкости h₀ по линейной и круговой шкалам микроскопа. По линейной шкале отсчитывается целое количество миллиметров (т.е. число, которое пишется до десятичной запятой), по круговой шкале отсчитывается количество десятых и сотых долей миллиметра (т.е. цифры, которые пишутся после запятой). Записать полученное значение h₀ в таблицу.

5. Вращая ручку регулировки напряжения, подать ток (не более 1,5 А) на электромагнит. Жидкость притянется к магниту, но это обычно заметно только в микроскоп (если концентрация FeCl₃ не очень большая). Замерить новый уровень жидкости h в трубке и записать в таблицу.

6. Вернуть ручку регулировки напряжения в крайнее левое положение (сила тока I=0).

7. Рассчитать высоту подъема жидкости в трубке по формуле h= h₀ – h и записать в таблицу.

8. Повторить опыт трижды с различным значением тока в катушке электромагнита, повторяя пп. 3-7. Начальный уровень жидкости h₀ в каждом замере определять заново. Подойти к преподавателю на проверку.

9. Произвести расчет  по формуле (13.5).

Плотность жидкости =1,310³ кг/м³; ширина зазора между полюсами электромагнита l₀=3,8210^–3 м; ₀=410^–7 Гн/м; число витков электромагнита N=1500.

Таблица 13.1

№ замера		I, А	h0, мм		I, А	h, мм		h, мм	, м3/кг
1		0			0,5
2		0			1,0
3		0			1,5