№ 53 (Методические разработки к лабораторным работам), страница 3

Если этого не произойдѐт, то путѐм поворотакатушки (не нарушьте при этом установку компаса внутри катушки) добейтесьтого, чтобы при изменении направления тока в катушке стрелка компаса всякийраз располагалась бы вдоль одной из линий перекрестия. Запишите в тетрадьпоказания прибора (13) в миллиамперах (ток iоп), уменьшите потенциометром(12) ток через катушку до нуля и выключите источник питания (11).При составлении отчѐта по упражнению 1 рассчитайте по формуле(31) индукцию окружающего магнитного поля ВопBопNiоп,2R0где ion – измеренное значение тока через катушку; N = 400 – число витков вкатушке, R=35 мм – средний радиус катушки.После подстановки в формулу (31) значений 0 , N и R получим формулу , удобную для вычислений.Воп = 7,18 .10-6 iоп [Тл].(32)В формулу (32) ток iоп надо подставлять в миллиамперах.14Упражнение 2ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДИПОЛЯВ НАПРАВЛЕНИИ ЕГО ОСИ1.

Установите постоянный магнит (6) на ползунок (3). Развернитемагнит так, чтобы плоскость кольца была перпендикулярна большойстороне основания (1), а его магнитное поле было направлено справа налево(см. рис. 7 и рис. 10). С этой целью воспользуйтесь метками на держателемагнита и ползунке. С помощью стопорного винта зафиксируйте магнит вРис.

10этом положении. Установите ползунок с магнитом на отметку 14 см.2. Установите выходное напряжение источника питания (11) равным2,3 В, а предел измерения прибора (13) выберете равным 75 mА.Переключатель множитель этого прибора установите в положение 2 (наустановке № 1 установите предел измерения равным 150 mА).3. Для измерения индукции В1 необходимо правильно установитьизмерительную катушку (7). Для этого разверните еѐ так, чтобы метка N нашкале совпала с северным концом стрелки компаса. Включите источникпитания (11) и, регулируя ток через катушку потенциометром (12),установите стрелку компаса вдоль одной из линий перекрестия.

С помощьюпереключателя (15) измените направление тока в измерительной катушке.Если катушка установлена правильно, то стрелка компаса установится вдольдругой линии перекрестия. Если этого не произойдѐт, то путѐм поворотакатушки (не нарушьте при этом установку компаса внутри катушки)добейтесь того, чтобы при изменении направления тока в катушке стрелкакомпаса всякий раз располагалась бы вдоль одной из линий перекрестия.

С15помощью стопорного винта зафиксируйте катушку в этом положении.Запишите в таблицу 2 значение тока i в миллиамперах и положениеползунка х в сантиметрах.Таблица 2№(x,y),мАi1 ,мАi 2 ,мАi1 + i1,мАi 2 - i2,мАi 2 + i2,мА12345678910Продолжение таблицы 2.№(x,y)-3.10-2, В1.104, Тлм-3В2.104, ТлК=В1/В2123456789104 Упираясь большим пальцем в ползунок, переместите его на отметку15 см. При таком способе перемещения ползунка удаѐтся избежатьсмещения его в поперечном направлении.

С помощью потенциометра (12)вновь установите стрелку компаса на одну из линий перекрестия. Убедитесьв том, что при изменении направления тока в катушке стрелка по-прежнемуустанавливается вдоль линий перекрестия (небольшие отклонения отсимметричного расположения в конце шкалы допускаются). Результатыизмерения запишите в таблицу 2. Аналогичные измерения выполните и востальных точках (см. таблицу 2).5. Значения индукции В1’, вычисленные по токам i1 , содержат вклад отокружающего поля ( В1). Следовательно, индукция магнитного поля диполяВ1 равна16B1 + B1 В1.(33)Для вычисления поправки В1 необходимо измерить угол 1 междувекторами В1' и Воп .

На рис. 11 изображены постоянный магнит и вектораВ1' и Воп . Рис. 11а соответствует картине полей для установок № 1, 2, 3;B1=рис. 11 б – для установки № 4. Как видно из рис. 11, поправкаустановок положительна и равнаВ1 = Воп cosВ1 для всех(34)Для измерения угла 1 ослабьте стопорный винт на держателемагнита, перенесите его на середину стола в центре комнаты и выключитеисточник питания (11).Послеэтогострелкакомпаса установится вB1'NSнаправлении вектора Воп .BonПо шкале на корпусекомпаса,котораяa)проградуированавBonугловыхградусах,найдите уголмежду1B1'SNвоображаемой линией NSи стрелкой (рис.

11).Результатыизмеренияb)углазапишите в1тетрадь.Рис. 11При расчѐтах В1 удобнеевначале вычислитьпоправкуi1 = iоп cos 1(35)и токиi1= i1 + i1.(36)После этого значения индукции В1 вычислите по формуле.1.-6В1 = 7,18 10 i1 [Тл] ,(37)в которую i1 надо подставлять в миллиамперах.В качестве отчѐта по упражнению 2 представьте таблицу 2 сзаполненным столбцами i1 , i1 + i1 и В1.17Упражнение № 3ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯДИПОЛЯ В НАПРАВЛЕНИИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОМЕГО ОСИ1.

Верните постоянный магнит на ползунок. Разверните его так, чтобыплоскость кольца была параллельна большой стороне основания. С этойцелью воспользуйтесь метками на держателе магнита и ползунке. Спомощью стопорного винта зафиксируйте магнит в этом положении.Установите ползунок с магнитом на отметку 14 см. Взаимное расположениепостоянного магнита и измерительной катушки приведено на рис. 12.2.

Руководствуясь указаниями, содержащимися в п.п. 3 и 4 упражнения2, измерьте токи i2’ во всех точках, отмеченных в таблице 2. Результатызапишите в таблицу 3, аналогичную таблице 2.3. Индукция поля В2 магнитного диполя может быть вычислена поформулеВ2= B 2 + В2,(38)где B 2 – индукция поля, вычисленнаяпо токам i2 , В2 – вклад в В2 отокружающего поля Воп. Для вычисленияпоправки В2 необходимо измеритьугол 2 между векторами В 2' и Воп . Нарис. 13 изображены постоянный магнити вектора В 2' и Воп . Рис. 13 асоответствует картине полей дляустановок № 1, 2, 3; рис. 13 б – дляустановки № 4. Как видно из рис.

13,поправка В2 для установок № 1, 2, 3отрицательна, для установки № 4 –положительна и равнаВ2 = - Воп cos2(39)для № 1, 2, 3В2 = Воп cos2– для № 4(40).Для измерения угла 2 ослабьтестопорный винт на держателе магнита,перенесите его на середину стола вцентре комнаты и выключите источникРис. 1218питания (11). После этого стрелка компаса установится в направлениивектора Воп . По шкале на корпусе компаса найдите угол 2 междувоображаемой линией NS и стрелкой (рис. 13).

Результатыизмерения угла 2 запишите в тетрадь.При расчѐтах В2 удобнее вначале вычислить поправкуi2 = iоп cos2(41)i2= i2’ -i2(42)i2= i2’+i2…(43)и токидля установок № 1, 2, 3 илидля установки № 4.Значения индукции В2 вычислите по формуле.-6 .В2 = 7,18 10i2 [Тл] ,(44)где i2 должно быть выражено в миллиамперах.В качестве отчѐта по упражнению 3 представьте таблицу 3 сзаполненным столбцами i2 , i2= i2 - i2, ( или i2 + i2 ) и В2.§ 6. Сравнение результатов эксперимента с теориейДля проведения сравнения постройте на миллиметровой бумагеграфики зависимостей B1 fи B2f1x3S1, выбрав по оси Yy3масштаб 2 см = 1 .104 Тл, а по осиХ масштаб 3 см = 0,5 .10-2 см-2.Отсчѐт по Y ведите с 0, а по оси Х– с 0,5.

Для построения графиковвычислите значения (x,y)-3 .10-3 м-3и внесите их в таблицу 2.ДлякаждойпарызначенийВ1иВ2,соответствующих одному и томуже значению x и y, найдитеотношенияBona)NSBonb)КВ1В2B2'N(45)и внесите их в таблицу.Вычислите среднее значение К, аB2'Рис. 1319также абсолютную и относительную погрешности.При беседе с преподавателем обсудите, насколько хорошо результатыВашего эксперимента согласуются с теорией.ЛИТЕРАТУРА1. Белов Д.В. Электромагнетизм и волновая оптика. Учебное пособие.М.: Изд-во МГУ, 1994. Часть I. Электромагнетизм.Глава III. Постоянное магнитное поле.§ 7.

Общие свойства постоянного магнитного поля.§ 9. Магнитное поле при наличии вещества.2. Савельев И.В. Курс физики. Т 2. Часть 1. Электричество.Глава 6. Магнитное поле в вакууме .§ 35. Магнитное поле. Магнитная индукция.§ 36. Закон Био-Савара-Лапласа.Глава 7. Магнитное поле в веществе.§ 47. Намагничивание вещества.§ 48. Напряженность магнитного поля.20.