Лабораторна робота № 10

Демонстраційний експеримент з розділу: “Магнітне поле”

Дослід 1. Демонстрування магнітних властивостей речовини.

Обладнання: зразки на спеціальних підставках; трансформатор універсальний; штатив; проекційний ліхтар; провідники; джерело постійної напруги.

Д ля досліду виготовляють зразки із природного графіту, алюмінію і заліза у вигляді циліндриків довжиною 15мм і товщиною 3мм. До кожного циліндрика приклеюють тонку білу нитку довжиною 30см. Другий кінець нитки приклеюють до стержня, який вставлений в отвір коркової пробки. При підготовці до досліду пробку затискають в лапці штативу. Переміщуючи лапку вгору або вниз, переміщуючи стержень в пробці у вертикальному напрямі і повертаючи його, можна встановити зразок в потрібному положенні між полюсами сильного електромагніту.

Графітовий зразок діамагнітний: його спочатку розташовують вздовж між полюсами електромагніту. При включенні струму він повертається і розміщується поперек поля. При виключенні струму – повертається в попереднє положення.

Алюміній парамагнітний, тому зразок з нього розміщують поперек між наконечниками полюсів. При включенні струму він повертається і встановлюється вздовж ліній поля.

С талевий циліндрик, розташований поперек магнітного зазору, при включенні струму різко повертається і прилипає до одного з полюсів. Для створення сильного магнітного поля беруть осердя універсального трансформатора і встановлюють його перед проекційним ліхтарем. На осердя встановлюють котушки “120” і “220” і з’єднують їх послідовно. На торцях осердя накладають і закріплюють конічні полюсні наконечники з проміжком між ними на 2-3мм більшим довжини зразків. Котушки живлять струмом 5 А від джерела постійного струму напругою 100 В.

Дослід 2. Магнітний захист.

Обладнання: гиря з крючком; магніт дугоподібний; шматок дроту з ниткою; пластинки з заліза та інших матеріалів.

Магнітне екранування ґрунтується на тому, що залізо, внесене в магнітне поле, намагнічується. В результаті складання намагнічуючого поля і поля, утвореного намагніченим залізом, можна отримати обмежені області простору, зовсім вільні від магнітного поля.

Для досліду сильний дугоподібний магніт закріплюють вниз полюсами. Кусок сталевого дроту діаметром 2мм підв’язують на двох нитках до крючка гирі і підносять знизу до полюсів магніту. Магніт закріплюють на максимальній висоті, при якій дротина надійно втримується. Далі в проміжок між дротом і полюсами магніту по черзі вносять пластинки зі скла, дерева, алюмінію, міді і показують, що це зовсім не впливає на магнітну дію. При внесенні пластинки з заліза дріт негайно падає. Магнітний захист можна показати за допомогою залізного кільця і залізних ошурків, демонструючи магнітний спектр в проекції на екран.

Дослід 3. Магнітне поле постійного струму.

Обладнання: гальванометр від амперметра; магнітний зонд; звуковий генератор; соленоїд дротяний; провідники.

Збирають установку (рис.). Замикаючи коло, спостерігають відхилення магнітної стрілки від початкового положення.

Розімкнувши коло, екранують провідник фольгою з алюмінію, яку заземлюють, і повторюють дослід. Роблять висновок, що відхилення магнітної стрілки викликане не електричним полем.

Дослід 4. Дослідження магнітного поля провідника зі струмом.

Обладнання: гальванометр від амперметра; магнітний зонд; звуковий генератор; соленоїд дротяний; провідники.

З онд закріплюють на довгій ручці, через яку проходять провідники від кінців котушок. Внутрішню котушку живлять від генератора звукової частоти струмом частотою 1000-2000Гц. Кінці зовнішньої обмотки під’єднують до демонстраційного гальванометра безпосередньо або через підсилювач.

За допомогою зонда можна провести порівняльні дослідження індукції магнітного поля в таких випадках:

1. навколо постійного магніта,

2. навколо довгого прямого струму на різних напрямках від провідника,

3. в різних точках навколо дротяного витка,

4. в різних точках в середині соленоїда.

Перед проведенням дослідів знайомлять учнів з дією магнітного зонда. Для цього після під’єднання провідників до звукового генератора і гальванометра кінці провідників мають написи “Г” і “ЗГ” підносять зонд до встановленого на столі постійного магніту і, змінюючи частоту змінного струму від звукового генератора, досягають максимального відхилення стрілки гальванометра.

П ісля цього зонд переносять в інше місце поблизу магніту і повертають його. Учні бачать, що найбільше відхилення стрілки буває при розташуванні зонда вздовж силових ліній магнітного поля, а при перпендикулярному розміщенні стрілка стоїть на нулі. При віддаленні зонда від магніту відповідно зменшуються покази гальванометра.

Для дослідження магнітного поля соленоїда застосовують соленоїд із 10-ти витків діаметром 7см, навитий із дроту діаметром 1,5-2мм. Кінці соленоїда закріплюють на ізолюючих штативах.

Розводять штативи на віддаль 20см, включають струм біля 5А і зондують магнітне поле навколо соленоїда. Далі вводять зонд всередину і розташовують його в різних місцях. Таке зондування дає можливість встановити, що магнітна індукція по всьому внутрішньому об’єму однакова, а біля кінців соленоїда магнітна індукція вдвічі менша, ніж всередині.

Якщо втримувати зонд всередині і зблизити штативи, зменшивши довжину соленоїда вдвічі, то індукція поля вдвічі збільшиться. Отже індукція магнітного поля всередині соленоїда пропорційна числу витків, що містяться в одиниці його довжини.