Изучение явления электромагнитной индукции
Цель работы: проверить на опыте зависимость ЭДС индукции от скорости изменения магнитного поля.
Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток - 1 шт., постоянный магнит, штатив с муфтой и лапкой.
Ход работы
Закрепите в лапке штатива катушку и подключите ее к гнездам миллиамперметра.
Приближая и удаляя с разной скоростью магнит к катушке, установите по показаниям миллиамперметра, как зависит величина индукционного тока от скорости изменения магнитного поля в месте расположения катушки.
Установите, зависит ли направление индукционного тока от положения полюсов движущегося магнита.
Повторите опыты, закрепив в лапке штатива магнит, приближая и удаляя к нему и от него катушку.
Определив направление намотки провода в катушке, направление тока в ней и направление магнитного поля магнита, проверьте справедливость правила Ленца.
Примечание. При проведении опыта следует удерживать катушку-моток в одной руке, а магнит - в другой. Осуществляя взаимное сближение и удаление магнита и катушки, в соответствии с описанием опыта необходимо перемещать сначала один из объектов, а затем другой. Опыт можно повторить и с одновременным движением магнита и катушки.
Определение горизонтальной состовляющей магнитного поля земли.
Цель работы: определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра
Оборудование: тангенс-гальванометр, источник постоянного тока, мультиметр
Для
определения горизонтальной составляющей
магнитного поля Земли используют прибор,
называемый тангенс-гальванометром.
Прибор представляет собой катушку
диаметром 0.21 м, содержащую 6 витков
изолированного провода. В центре катушки
на горизонтальной площадке расположена
магнитная стрелка. Стрелка находится
в корпусе, на котором имеется шкала для
отсчета угла поворота. Корпус закреплен
так, что линия 0-180° шкалы совпадает с
плоскостью катушки тангенс-гальванометра.
При отсутствии тока в катушке магнитная стрелка устанавливается по направлению вектора индукции магнитного поля Земли, точнее, в направлении его горизонтальной составляющей. Поворачивая прибор вокруг вертикальной оси, можно совместить плоскость катушки с направлением горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли. Если по катушке пропустить ток, то он создаст свое магнитное поле. Вектор индукции этого поля в центре катушки направлен по оси катушки, т. е. лежит в горизонтальной плоскости, а величина его Вк равна:
(1)
где I - сила тока в катушке, N - число витков, R - радиус катушки, µ0 - магнитная постоянная.
Горизонтальная
составляющая индукции магнитного поля
в центре катушки
представляет
собой векторную сумму поля катушки
и
горизонтальной составляющей магнитного
поля Земли
(рис. 1).
Именно в направлении вектора
и
ориентируется магнитная стрелка. Из
рис. 1 видно,
что
, (2)
где α- это угол между направлением магнитной стрелки и плоскостью катушки. Таким образом, зависимость тангенса угла отклонения магнитной стрелки от индукции магнитного поля катушки является линейной. Угловой коэффициент k прямой, построенной в координатах (Вк, tgα), определяется величиной горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли.
При выполнении эксперимента Вам необходимо измерить угол отклонения магнитной стрелки при различных значениях тока в катушке тангенс-гальванометра, построить зависимость тангенса угла отклонения стрелки от индукции магнитного поля катушки и определить горизонтальную составляющую магнитного поля Земли.
На рис. 2 представлен внешний вид тангенс-гальванометра - прибора для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Для того чтобы не искажать измеряемое магнитное поле, штатив прибора изготовлен из немагнитных материалов. На основании штатива размещены два параллельно соединенных резистора, общее сопротивление которых равно 12 Ом, и имеются клеммы для подключения источника питания и мультиметра. Сопротивление 12 Ом служит для защиты источника питания от перегрузки и используется для определения силы тока в катушке тангенс-гальванометра.