Физические опыты в теме магнитное поле тока - Курсовая
При определении цены деления весов надо применить правило моментов. Если длина стержня 10 см, а рейтер весом 0,005 Н находится, например, на расстоянии 20 см от оси, то
F·0,1 м=0,005 Н·0,2 м.
Отсюда сила F равна 0,01 Н, когда рейтер находится на расстоянии 20 см от оси; значит, перемещение рейтера на 1 см соответствует изменению силы F на 1/20 Н=0,0005 Н.
Для измерения силы тока служит демонстрационный амперметр с шунтом на 10 А и соответствующей шкалой для постоянного тока.
2. Приступая к проведению опыта, от весов отцепляют толкатель и снимают с рычага рейтер. При помощи уравнительного винта добиваются совпадения указателей.
Постоянный ток можно получить от выпрямителя.
Сначала устанавливают рукоятку регулятора напряжения на нуль, затем включают ток, доводят его до 8 А и наблюдают за движением скобы. Изменяя направление тока или переворачивая магниты, показывают изменение направления движения проводника. Эти опыты дают повод вспомнить правило левой руки, связывающее направления тока, силовых линий поля и движения проводника.
Выключив ток, при котором наблюдалось выталкивание скобы влево, соединяют скобу с вертикальным стержнем весов при помощи проволочного толкателя, как было указано выше, и передвигают весы по столу так, чтобы указатели равновесия вновь совпали. На этом заканчивается подготовка установки.
Включают ток и замечают, что рычаг весов приподнимается. Насадив на рычаг рейтер и, передвигая его, вдоль рычага, находят для него такое положение, при котором весы вновь уравновешиваются. Зная цену деления шкалы, находят силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током.
Опыт повторяют при иных значениях силы тока. Затем удаляют один из магнитов и тем уменьшают почти вдвое длину той части проводника, которая находится в магнитном поле. Снова измеряют величину выталкивающей силы. Длину проводника определяют циркулем-измерителем и демонстрационным метром.
На доске записывают результаты опытов:
| Длина проводника l (м) | Сила тока I (А) |
Выталкивающая сила F (Н) |
| 0,1 0,1 0,1 0,05 | 8 4 2 8 | 0,009 0,0045 0,0012 0,0045 |
Анализ полученных результатов приводит к заключению, что сила, с которой данное магнитное поле действует на проводник, пропорциональна силе тока и длине части проводника, находящейся в магнитном поле: F~I· l.
После этого, заменяют магниты двумя другими магнитами тех же размеров и формы, но более слабыми и обнаруживают, что при тех же I и l сила, действующая на проводник, оказывается меньше. На этом основании полагают, что сила зависит также от величины, характеризующей интенсивность поля и называемой магнитной индукцией В. Таким образом, F=kBIl, где k - коэффициент пропорциональности.
Полагая в полученной формуле коэффициент пропорциональности равным единице, устанавливают из выражения B=F/(I·l), единицу магнитной индукции в системе СИ:
Н/(А·м) = Тл,
и определяют среднюю величину магнитной индукции между полюсами выбранных для опыта магнитов. Для этого можно воспользоваться, например, данными первого опыта:
l=10 см =0,1 м, I = 8 А, F= 0,009 Н.
Подставив эти данные в формулу, находят:
B = 0,01 Тл.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТОКОВ
Оборудование: 1) ленты из фольги с наконечниками - 2 шт., 2) моток проволочный на подставке, 3) рамка от прибора «Виток в магнитном поле», 4) штатив универсальный, 5) проводники соединительные, 6) штепсельная розетки с вилкой или двухполюсный переключатель демонстрационный.
Взаимодействие токов целесообразно показать в наиболее «чистом» виде, т. е. показать притяжение и отталкивание двух прямых проводников с токами одинакового и противоположного направлений.
1. В опыте для получения надлежащего, эффекта необходимы гибкие и легкие проводники, которые вместе с тем должны выдерживать достаточно сильный ток. В противоречивости этих требований и заключается некоторая трудность проведения опыта.
Хорошие результаты можно получить, если воспользоваться лентами из алюминиевой фольги, идущей на изготовление бумажных конденсаторов. Фольга от рулона, вынутого из коробочки конденсатора, обычно развертывается вместе с приставшей к ней бумагой. Надо, не отслаивая бумаги, отрезать от фольги две узкие ленты шириной 10 мм и длиной 50 см. Слой бумаги между двумя полосками из фольги придаст ленте большую прочность.
Концы каждой ленты заделывают в наконечники (рис. 3), при помощи которых обе ленты зажимают в изолирующих стержнях на универсальном штативе, как показано на рисунке 4.Такая лента выдерживает кратковременный ток до 8 А. Ленты не следует натягивать. Слегка изгибая, их сближают на расстояние 0,5 - 1 см и концы присоединяют к выпрямителю через штепсельную розетку, как показано на рисунке. Вместо штепселя можно воспользоваться двухполюсным переключателем. При включении тока в пределах 5 - 8 А ленты отталкиваются, а при выключении вновь сближаются. Чтобы изменить направление тока в одном из проводников, достаточно штекеры в розетке поменять местами. Теперь токи в проводниках будут иметь одинаковые направления и проводники притянутся друг к другу.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5