Описание установки

Основным элементом установки (рис. 2) является катушка (1), изготовленная из немагнитного материала.

На ней намотано N витков провода, средний радиус катушки равен R. Катушка устанавливается на подставке (6). На этой же подставке закреплен стол (2), перпендикулярный плоскости катушки и проходящий через ее центр (0). На столе размечают два контура обхода: контур I охватывает все N витков катушки, а контур II не охватывает витки катушки.

Контуры разделены на отрезки равной длины l = 3 см.

Катушка с помощью двухполюсного переключателя подключается к постоянному источнику напряжения. В ее цепь включен амперметр (5).

Маленькая катушка (4) изготовлена из немагнитного материала и для удобства использования имеет квадратную форму. Катушка замкнута на баллистический гальванометр (3).

Выполнение работы

Работа выполняется в два этапа. На первом этапе определяется коэффициент пропорциональности между напряженностью магнитного поля и углом отклонения светового пятна гальванометра, а на втором определяется циркуляция вектора напряженности вдоль двух контуров.

I этап. Определение коэффициента пропорциональности между значением напряженности и углом отклонения светового пятна гальванометра.

Выберем такую точку магнитного поля, в которой напряженность поля легко подсчитать по измеренной величине тока. Такой точкой является центр катушки. Напряженность поля в центре кругового тока определяется формулой

.

Число витков в нашей катушке равно N. Так как длина катушки мала по сравнению с ее радиусом R, то напряженность поля в центре катушки равна

. (10)

Установим малую катушку в центр большой так, чтобы плоскости обеих катушек совпали. В этом случае напряженность поля перпендикулярна плоскости малой катушки. Выполним опыты по измерению угла отклонения светового пятна гальванометра при включении (или выключении) питания большой катушки. Одновременно следует измерять силу тока в большой катушке. Так как , то с учетом формулы (10) можно записать

,

или

. (11)

Результат следует записать в таблицу.

Таблица 1

№	, м	I, А	R, м	N	К,

Выполнив расчет по формуле (11), можно определить коэффициент К.

II этап. Расчет циркуляции вектора напряженности.

Опыт выполняется следующим образом. В пределах отрезка большого контура (контур I) устанавливается маленькая катушка перпендикулярно линии отрезка. Подается питание на большую катушку и определяется величина и направление отклонения . Если при включении питания световое пятно отклонилось вправо (или влево), то это направление следует принять за положительное. На следующем отрезке катушка устанавливается точно таким же образом. Она должна перемещаться так, чтобы новое ее положение было параллельно предыдущему. Если этого не соблюдать, то направление отклонения изменится и его можно ошибочно учесть как отрицательное. При переходе на очередной отрезок, перпендикулярный предыдущему, маленькая катушка поворачивается на угол 90 и тем самым устанавливается перпендикулярно линиям обхода. В процессе опыта следует контролировать наличие тока в большой катушке.

Опыты повторяют для контура II.

Результаты опытов для каждого контура заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

I контур l = 310-2 м	№	1	2	3	4		5	6	7	8		9	10	11		12	13	14
	
	№	15	16	17	18		19	20	21	22		23	24	25		26	27	28
	
II контур	№	1				2					3				4
	

На основании опытных данных нужно подсчитать следующую сумму для каждого контура:

.

Затем подсчитать сумму токов внутри контура

.

Величины и должны быть равны (с учетом погрешностей измерений), что и подтверждает справедливость закона полного тока