Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
10
Добавлен:
28.05.2015
Размер:
128.91 Кб
Скачать

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 43(Э15) ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА

И МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ МИКРОВЕБЕРМЕРОМ

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции на примере его применения в микровеберметре.

Задача работы: измерить микровеберметром магнитный поток и индукцию магнитного поля в зазоре электромагнита.

I. УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОИ РАБОТЕ

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

1)изучить теоретический материал по теме: "Электромагнитная индукция" ([1] - § 60, 61, 62, 64; [2] – § 4.3, 7.1, 7.2, 7.4, 7.5);

2)ответить на вопросы для самоконтроля;

3)подготовить бланк протокола выполнения лабораторной работы.

II.ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ Схема установки приведена на рис. 1

3

Рис. 1. Схема рабочей установки:

1 – выпрямитель; 2 – электромагнит; 3 – микровеберметр; 4 – измерительная катушка.

Микровеберметр представляет собой баллистический гальванометр, используемый для измерения магнитного потока.

Гальванометры – это приборы, служащие для измерения слабых и кратковременных электрических токов.

Баллистический гальванометр является разновидностью гальванометра магнитоэлектрической системы, в котором легкая рамка при пропускании по ней тока поворачивается под действием силы Ампера в магнитном поле постоянного магнита, увлекая за собой стрелку прибора. Баллистический гальванометр отличается от обычного искусственным увеличением момента инерции его подвижной системы для быстрого затухания колебаний рамки. Так как при измерениях баллистическим гальванометром время протекания тока мало (меньше периода колебаний рамки), то можно считать, что рамка начинает свое движение уже после протекания тока, и первый отброс стрелки прибора пропорционален количеству электричества Q, прошедшему через рамку.

Баллистический гальванометр (микровеберметр) включается в цепь измерительной катушки, помещаемой в исследуемое магнитное поле (у нас – в поле между полюсами электромагнита).

Полный магнитный поток (потокосцепление) через катушку, установленную перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, определится соотношением

ψ = ВSN ,

где S - сечение одного витка катушки; N – количество витков. При изменении магнитного потока через измерительную катушку, например, выключением тока в цепи

электромагнита или поворотом катушки, в ней возникают ЭДС индукции εi = ddtψ , а

следовательно, и индукционный ток i = εRi .

Поскольку сила этого тока не постоянная i const , то в цепи измерительной катушки и рамки гальванометра возникает ЭДС самоиндукции:

 

εc

= −L di .

 

 

 

По второму правилу Кирхгофа

 

dt

 

 

 

 

 

dψ

 

di

 

iR = εi +εc ,

или iR = −

L

,

dt

 

 

 

 

 

dt

где R – активное сопротивление катушки и рамки гальванометра.

Интегрируя последнее соотношение

и

учитывая, что

idt = dQ, iнач = 0, iкон = 0

получаем

 

 

 

 

 

 

ψ = Rτ idt + L(iкон iнач )= RQ

0

т.е. количество протекшего через катушку и рамку гальванометра электричества (заряда Q) пропорционально изменению магнитного потока через витки измерительной катушки.

Отброс стрелки баллистического гальванометра, пропорциональный количеству протекшего через него электричества, будет пропорционален изменению магнитного потока через витки измерительной катушки, соединенной с гальванометром.

При выключении тока в электромагните магнитный поток уменьшится до нуля и изменение магнитного потока ψ = BSN .

Из этого соотношения получаем: B = SNψ ,

где ψ – показание микровеберметра; N– количество витков измерительной катушки; S – сечение одного витка.

III.ПРОГРАММА РАБОТЫ

1.Поместить измерительную катушку между полюсами электромагнита.

2.Измерить магнитный поток и индукцию магнитного поля при различных значениях тока в цепи электромагнита.

3.Построить график зависимости B=ƒ(I).

IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Собрать электрическую цепь.

2.Измерить количество витков N и сечение витка S у измерительной катушки. Поместить измерительную катушку в зазор электромагнита.

3.Установить в цепи электромагнита ток I1 . Выключить ток в электромагните и измерить максимальный отброс стрелки веберметра Δψ.

4.Повторить измерения отклонений Δψ 5-6 раз (п.3) для оценки погрешности результатов.

5.Вычислить среднее значение отклонения Δψ и занести его в таблицу.

6.Рассчитать по формуле и занести в таблицу значение магнитной индукции В, соответствующей току I1.

7.Оценить погрешности измерений Δψ (по методу Стьюдента), а также ошибки

определения магнитной индукции В( В,

В ).

 

В

8.Повторить действии (п. 3...7) для других значений тока в цепи электромагнита (5-6 значений) и занести результаты в таблицу.

9.Построить по полученным результатам на миллиметровой бумаге график зависимости B=ƒ(I).

I

Δψ

В

V.ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.В чем заключается явление электромагнитной индукции?

2.В чем заключается явление самоиндукции? Имеет ли оно место в данной работе?

3.Как формулируется правило Ленца?

4.Как будет направлен ток самоиндукции в измерительной катушке?

5.Что называется индуктивностью? В каких единицах она измеряется?

6.От чего зависит величина индуктивности?

7.Как рассчитать индуктивность соленоида?

8.Что представляет собой микровеберметр? Каков принцип его работы?

9.Какие приборы называются гальванометрами?

10.Чем баллистический гальванометр отличается от обычного?

11.Что называется магнитным потоком? Потокосцеплением?

12.Как рассчитывается величина магнитного потока в данной работе?

13.Как рассчитывается изменение магнитного потока в данной работе?

14.Какие возможны способы изменения магнитного потока в данной работе?

15.Как доказать пропорциональность изменения магнитного потока Δψ величине заряда Q?

16.Что называется магнитной индукцией? В каких единицах она измеряется?

17.Как получается расчетная формула для магнитной индукции в данной работе?

18.Как будет изменяться магнитная индукции с возрастанием тока в цепи электромагнита? Почему?

Соседние файлы в папке лаборатор электр магнетизм для студентов