- •Лабораторна робота № 45 визначення індукції магнітного поля за допомогою терезів ампера
- •1. Магнітне поле. Індукція магнітного поля . Силові лінії магнітного поля. Потік вектора індукції магнітного поля (магнітний потік).
- •2. Дія магнітного поля на провідник з струмом. Сила ампера
- •3. Терези ампера та методика визначення індукції магнітного поля
- •4. Послідовність виконання роботи
- •5. Обробка експериментальних даних
- •Лабораторна робота № 46 визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
- •1. Магнітне поле та його характеристики
- •2. Елементи земного магнетизму
- •3. Методика експериментального визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
- •4. Послідовність виконання роботи
- •Лабораторна робота №47. Визначення питомого заряду електрона
- •1. Магнітне поле. Дія магнітного поля на рухомий заряд. Сила лоренца
- •2. Рух заряджених частинок в магнітному полі.
- •3. Практичне значення руху заряджених частинок в магнітному полі
- •4. Методика експериментального визначененя питомого заряду електрона
- •5. Послідовність виконання роботи
4. Послідовність виконання роботи
На лабораторному стенді розташовані терези Ампера з постійним магнітом, джерело постійного струму, амперметр, реостат. Перед виконанням роботи, ознайомитись з технічним виконанням терезів Ампера. Зверніть увагу на конструкцію підводу струму до провідника через півосі терезів.
1. При вимкненому джерелі струму встановити терези в положення рівноваги. Для цього вздовж правого плеча коромисла необхідно пересувати балансуючу різноважку так, щоб кінець правого плеча встановився проти нерухомого покажчика 3 (рис. 45.7). Провести відлік по шкалі терезів, відлік (в поділках шкали) положення балансуючої різноважки і це значення занести в табл. 45.1. Повернути магніт так, щоб силові лінії його магнітного поля були перпендикулярні до провідника (встановити лімб повороту магніту на 90).
2. Ввімкнути джерело струму і встановити струм 0,2 А. Зверніть увагу на те, що провідник з струмом в магнітному полі опустився вниз (діє сила Ампера). Переміщаючи вздовж правого плеча рівноважку, добийтеся попередньої рівноваги терезів і в табл. 45.1. запишіть число поділок шкали терезів, які відповідають даній рівновазі.
3. Аналогічні вимірювання провести при послідовному збільшенні сили струму через кожні 0,1 А або 0,2 А (завдання дає викладач). Отримані експериментальні дані занести в табл. 45.1.
4. Такі ж самі вимірювання сили Ампера провести при інших кутах між провідником і напрямом поля. Наприклад, 60, 45, 30, (завдання дає викладач).
5. Встановити кут = 0 і переконатись, що на провідник із струмом в даному випадку сила Ампера не діє.
Таблиця 45.1
№ п/п |
Сила струму, А |
Поділки шкали терезів, n |
|||
=90 |
=60 |
=45 |
=30 |
||
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5. Обробка експериментальних даних
1. Ціна однієї поділки шкали терезів відповідає навантаженню 40 мг, тобто 410-5 кг. Так, як F = mg, то при g = 9.81 м/с2, будемо мати результат, що ціна однієї поділки в одиницях сили становить 3.9210-4 Н. Тоді формула для розрахунку індукції магнітного поля прийме вигляд (45.11)
(45.11)
де n0 - число поділок шкали терезів при відсутності струму (умова рівноваги терезів, коли на провідник не діє сила Ампера); n - число поділок шкали терезів при дії на провідник зі струмом сили Ампера.
2. За формулою (45.11) розрахувати індукцію магнітного поля, підставляючи експериментальні значення струму в дослідах при різних кутах.
3. Похибки підраховуються за формулою похибок, яку виводять з (45.11).
Похибка n = 0.5, як половина ціни однієї поділки шкали терезів. Активна довжина провідника складається з 40 окремих провідників довжиною 25 мм. Похибка вимірювання довжини окремого провідника 0.5 мм, то загальна похибка L = 20 мм при загальній довжині провідника L = 1000 мм. Абсолютна похибка вимірювання сили струму І визначається за класом точності амперметра.
(45.12)
4. Побудувати експериментальні залежності сили Ампера від синуса кута між провідником і напрямом поля, так як це вказано на рис. 45.8.
Кожна залежність сили Ампера від синуса кута повинна відповідати сталому струму.
Побудова експериментальних залежностей проводиться з врахуванням похибок вимірювань. Побудувавши експериментальні залежності, проаналізувати, чи відповідають ці залежності закону Ампера.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
Дати означення магнітного моменту контуру з струмом. Як визначається напрям вектора магнітного моменту?
Дати означення індукції магнітного поля. Який фізичний зміст одиниці індукції магнітного поля 1 Тл?
Дати означення силових ліній магнітного поля. Який вигляд мають силові лінії магнітного поля провідника зі струмом і як визначається їх напрям?
Дати означення магнітного потоку. В яких одиницях вимірюється магнітний потік?
Запишіть і поясніть теорему Гауса для магнітного поля. Яку основну властивість магнетизму встановлює ця теорема?
Запишіть і поясніть формулу сили Ампера. Як визначити напрям сили Ампера. Навести приклади практичного застосування сили Ампера.
Яка будова терезів Ампера?
Яка послідовність виконання роботи?