5.2 Описание установки и метода измерений.

Н

Рисунок 5.4

а рис. 5.4 изображена электрическая схема установки. Основным элементом ее является соленоид С, соединенный через двухполюсный переключатель П с источником постоянного тока Е. Ток, создаваемый в соленоиде, регулируется реостатом R и измеряется амперметром А. Вдоль оси соленоида может перемещаться измерительная катушка L, соединенная с баллистический гальванометром G. Положение измерительной катушки внутри соленоида определяется с помощью линейки, на которой эта катушка закреплена.

Электрический ток создает в соленоиде постоянное магнитное

45

поле, напряженность которого Н следует измерить. Магнитный поток, проходящий через измерительную катушку,

(5.13)

где S_L - площадь сечения обмотки катушки; N_L - число витков в ней. Вектор магнитной индукции направлен вдоль оси катушки, поэтому имеющийся в формуле (5.10) . Для измерения Н изменяют с помощью переключателя П направление тока в соленоиде на противоположное. Это приводит к изменению на противоположные направления вектора и знака магнитного потока Ф. Тогда изменение магнитного потока через измерительную катушку

(5.14)

Изменение магнитного поля в соленоиде приводит к появлению ЭДС индукции, и электрического тока в измерительной катушке. Кратковременный импульс тока фиксируется баллистическим гальванометром - первое, максимальное отклонение его зайчика пропорционально величине заряда q, прошедшего через гальванометр:

(5.15)

где - баллистическая постоянная гальванометра. Величина заряда с помощью определения силы тока (I = dq/dt) и закона Ома для замкнутой цепи (I=/R) может быть выражена через _инд:

Здесь R - полное сопротивление цепи измерительной катушки и гальванометра. Подстановка в эту формулу закона (5.12) приводит к следующему выражению:

(5.16)

Сравнение формул (5.15) и (5.16) позволяет определить величину магнитной индукции:

(5.17)

и перейти с помощью формулы (5.1) к выражению, позволяющему вычислить напряженность магнитного поля:

46

(5.18)

Для намотки измерительной катушки используется основание из немагнитного материала, в этом случае можно считать = 1.

5.3 Порядок выполнения работы

Задание 1 Изучение распределения напряженности магнитного поля по оси соленоида при постоянном токе в обмотке

1. Собрать установку по схеме, изображенной на рис. 5.4. Установить измерительную катушку в центре соленоида (X = 0).

2. После проверки включить источник постоянного тока и установить реостатом ток I = 1,5 А. Включить гальванометр и установить нулевое положение зайчика на шкале гальванометра.

3. Быстрым переключением двухполюсного переключателя П изменить направление тока в обмотке соленоида, заметить величину максимального отклонения зайчика гальванометра , выразив ее в числе наименьших делений шкалы (мм).

4. Меняя положение измерительной катушки через каждые 2 см, повторять опыт до тех пор, пока катушка не выйдет за пределы соленоида (X=14 см). Результаты всех измерений записать в табл. 5.1.

Таблица 5.1

№ п/п	Х, см	, дел	Н, А/м
1 2 3 . . . 8	0 2 4 . . . 14

Задание 2 Изучение зависимости напряженности магнитного поля в соленоиде от силы тока в обмотке

1. Измерительную катушку установить в центре соленоида (X = 0), понизить реостатом ток в соленоиде до значения I = 0,5 А.

2. Изменить переключателем П направление тока в соленоиде и заметить величину максимального отклонения зайчика гальванометра

по шкале прибора. Записать результат измерения в табл. 5.2.

47

Таблица 5.2

№ п/п	I, A	, дел	Н, А/м
1 2 3 4 5	0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

3. Повторить измерения, увеличивая силу тока на 0,25 А до значения I = 1,5 А включительно. Результаты измерений записать в табл. 5.5.