Во вторичной цепи, следовательно, вследствие явления взаимоиндукции возникает индукционный ток
I2 |
= |
E2i |
, |
|
(3.3.5) |
||
|
|
|
|||||
|
|
R0 |
|
||||
где R0 – сопротивление катушки во вторичной цепи. |
|
||||||
Из выражений (3.3.4) и (3.3.5) следует, что |
|
||||||
I2 = |
N2 |
|
dΦ1 |
. |
(3.3.6) |
||
|
|
||||||
|
R0 dt |
|
|||||
Знак «минус» здесь опущен, т.к. он, в соответствии с правилом Ленца, определяет только направление тока.
Количество электричества, прошедшее через баллистический гальванометр, за продолжительность τ импульса индукционного тока
|
|
τ |
|
|
|
|
|
|
Q2 = ∫I2dt |
|
(3.3.7) |
||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
и равно, как следует из выражений (3.3.6) и (3.3.7), |
|
|||||||
Q = |
N2 |
Φ . |
|
(3.3.8) |
||||
|
|
|||||||
2 |
|
R0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитный поток Ф1 определяется силой тока в первичной цепи и пара- |
||||||||
метрами катушки L1 [1 – 3]: |
|
|
|
|
|
N1 |
|
|
Φ = µµ |
0 |
|
I S , |
(3.3.9) |
||||
|
l |
|||||||
|
1 |
|
|
|
1 1 |
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
где µ - магнитная проницаемость сердечника катушек; µ0 – магнитная посто-
янная; µ0 = 4π 10–7 Гн/м; N1 – число витков в катушке L1; |
I1 – ток в ка- |
||||||
тушке; S1 – площадь сечения катушки L1. |
|
|
|
|
|||
Подставив выражение (3.3.9) в формулу (3.3.8), получим |
|
||||||
Q |
= µµ |
|
N1N2 |
I S . |
(3.3.10) |
||
|
|
||||||
2 |
|
0 |
R l |
|
1 1 |
|
|
|
|
|
0 1 |
|
|
β′ с учетом |
|
Тогда выражение (3.3.3) для баллистической постоянной |
|||||||
того, что Q = Q2 из соотношения (3.3.10), |
имеет вид |
|
|||||
β′ = µµ0 |
N1N2 |
I1S1 . |
(3.3.11) |
||||
R l n |
|
||||||
|
|
|
0 1 |
|
|
|
|
В соответствии с этой формулой для определения баллистической постоянной измеряются: ток в катушке I1 и максимальные отклонения светового указателя nр при размыкании первичной цепи и nЗ при замыкании цепи для разных значений I1.
3.3.5.Порядок выполнения работы
1.Ознакомьтесь с электрической цепью установки.
2.Установите верхний предел измерений амперметра на 2А и определите цену деления амперметра СА. Запишите в табл. 3.3.1.
3.Включите в сеть гальванометр и блок питания установки.
83
4. При замкнутом ключе К1 реостатом R установите значение силы тока
I1 = 1А.
5.Разомкните К1 и снимите по шкале гальванометра отсчет первого отклонения светового указателя nр.
6.Замкните К2 и снимите отсчет первого отклонения светового указателя nЗ.
Повторите измерения по пунктам 4–6 для 4–5 значений силы тока I1, увеличивая силу тока от 1 до 2 А.
7.Запишите результаты измерений в табл. 3.3.1, а параметры и константы
втабл. 3.3.2.
3.3.2. Обработка результатов эксперимента
1.Для каждого значения силы тока I1, вычислите средние значения <n> по формуле
n |
= nр + nЗ . |
(3.3.12) |
|
2 |
|
2.По формуле (3.2.11) рассчитайте значение баллистической постоянной β′.
3.Определите среднее значение β′ . Запишите результаты в табл. 3.3.1.
Таблица 3.3.1
Результаты измерений и вычислений
I , А |
|
n , дел |
n , дел |
<n>, дел |
β′, Кл/дел |
β′ , Кл/дел |
1 |
|
р |
З |
|
|
|
5–6 |
значений |
|
|
|
|
|
Таблица 3.3.2
Параметры установки и константы
СА, |
N1, |
N2, |
R0, |
l, |
S1, |
µ |
А/дел |
витков |
витков |
Ом |
м |
м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3.7.Контрольные вопросы
1.Что такое индукция магнитного поля? Назовите ее единицы в системе единиц СИ.
2.Что такое магнитный момент контура с током? Как от него зависит механический момент сил, действующий на рамку с током в магнитном поле?
3.Дайте определение магнитного потока, назовите его единицы в СИ. Ка - кова геометрическая интерпретация магнитного потока?
4.В чем заключается явление электромагнитной индукции?
5.Сформулируйте и запишите формулой закон Фарадея. Поясните запись.
6.Сформулируйте правило Ленца. Поясните его примерами.
7.Объясните, как работает первичная и вторичная электрические цепи лабораторной установки.
84
8.Объясните коротко принцип действия, особенности и назначение баллистического гальванометра.
9.Что такое баллистическая постоянная гальванометра? Получите для нее расчетную формулу, используемую в данной работе.
10.Почему при замкнутой первичной цепи во вторичной нет тока? Почему световой указатель гальванометра при замыкании и размыкании первичной цепи отклоняется в разные стороны?
85