Лабораторная работа 26: Лаба 26: Изучение действия магнитного поля на проводник с током

Распознанный текст из изображения:

Цель работы — зкспериментальное изучение закона Ампера; определсние маГнитной . Индукции:. В Воздушном зазОрс постоянного

На элемент д1 проводника с токОМ У,'. находящегося.в маГнитнОм поле с индукцией Б'(рис.1), действует сида дЕ, значение которой определяется законом Ампера:

На прямолинейный проводник длиной Ь с током 7, расположенный псрпсндику-. ЛЯРНО ЛИНИЯМ ИНДУКЦИИ ОДНОРОДНОГО маГнитнОГО пОля действует сила, значФЙЙС которой нахОдится интсгрирОВанием ~1) пО длинс прОВОдника;

.Ь Р;~ = ~Н'" = ЯВЬ, (2) 'Рис. $, Определение силн,

О - Я~Йстиуиицсйииэлс~1си~-~>ии где 7 — сила тока в проводнике; Ь вЂ” длина проводника; 8 — магнитная индукция.

В технике широко используются приборы, В которых магнитное поле создается в малом кольцевом зазоре 1 постоянными магнитами 2 и 4 ~рис, 2). В пределах зазора линии магнитного поля направлены радиально, э знйченйс магнитнОЙ-индукции заВисит тОлькО От: расстоя" ния до тОчки О. Если В Такое маГнитное поле ПОместить рамку 3 с тО- ком 1, свободнО Вращаю~цуюся Вокруг Оси О, то на нес буде~ Действовать пара сил Ампера.

Момент зтих сил относительно Оси Вра~цения О зависит От значения магнитноЙ индукции В тех ~очках пространства, где располОжены сто-

Распознанный текст из изображения:

Рпе.2. Рамка е током в радиальном макнктпом поле

Из (4 ) и ~5) и рис. 3 следует:

Р~аУ=1ВЪаИ= ифяп а, Ф) где 1- сила тока в рамке, 8 — магии гная индукция, а — ширина рамки, Ь вЂ” длина рамки„1 — расстояние от центра масс груза до оси вращения рам~и, ~ — масса груза, Ф вЂ” число ви~~о~ рамки, о, — равновесный угол поворота рамки.

Из (6) следует:

М =1ВЬаЖ,

где Ь вЂ” длина рамки.

Если момент сил Ампера И~А~, приложенный к рамке 1 ~рис. 3), уравновесить моментом силы тяжести ту, действующей на груз 2, закрепленный на тонком стержне 3 жестко связанным с рамкой, то значение момента сил Ампера можно определить по углу поворота а рамки, при котором достигается механическое равновесие:

Эксперименй~льная установка представляет собОй амперметр магнитоэлектрической системы„в кОторОм измерительная рамкВ находит" ся в радиальном поле постоянных магнитов, как это показано на рис, 2. На стрелке прибора„в отсутствие тока занимающей вертикальное положение, закреплен небольшой пластмассовый груз. Измерительная шкала амперметра заменена транспортиром для измерения углов Отклонения стрелки.

Распознанный текст из изображения:

Цена

деления

Пределы

изме ения

Название

п ибо аиеготип

Таблица 2

Отсюда

Г„аИ = тдЬт а+ Аи,

а выражение (7)—

3. Порядок выполнения работы

5. Контрольные вопросы

Для учета методической погрешности, связанной с наличием момента упругих сил Му, возникающих в подвеске рамки при ее повороте, необходимо поставить корпус прибора на левую боковую грань и измерить угол ~3 отклонения груза от вертикали. По углу р можно определить коэффициент жесткости подвески А.

Так как Му = Ц3, то ~ри равновесии рамки с грузом момент силы тяжести равен моменту упругих сил:

тфсоз ~3

Р

С учетом момента упругих сил выражение ~б) принимает вид

1. Заполните табл. 1 спецификации измерительных приборов.

2. Измерьте зависимость угла и отклонения груза (поворота рамки) От силы тока 1 В рамке:

— подключите модуль лабораторной работы соединительным кабелем к источнику питания. Регулятор напряжения на источнике, питания установите в крайнее левое положение;

— к нижнему штекерному разъему модуля подсоедините прибор для измерения силы тока в рамке;

— произведите измерение силы тока в рамке для углов отклонения От 5 до 45'. Результаты измсрений запишите В табл. 2,

— Выключите электропитание. Положите модуль лабораторной работы на левую боковую грань и измерьте угол Р отклонения груза от ~~ризонтали, результат измерений запишите после табл. 2.

Спецификация измерительных приборов

Зависимость угла отклонения от силы тока в рамке

4. Обработка результатов измерений

1. По данным табл. 2 рассчитайте по формуле ~9) значения силы Ампера и результаты запишите в ту же таблицу.

2. Постройте график зависимости силы Ампера от силы тока в рамке, прОВсдя через зксперимснтальныс тОчки прямую, Выходящую из начала координат.

3. Используя выражение ~2) найдите по тангенсу угла наклона прямой на графике значение магнитной индукции В в воздушном зазоре постоянного магнита.

4. Рассчитайте погрешность измерения АГА и АВ, запишите окончательный результат в стандартной форме.

1. Запишите закон Ампера для силы, действующей на проводник с

током В магнитном поле. 2. Запишите условие равновесия рамки с учетом момента упругих

3. Какова зависимость силы Ампера от силы тока в рамке? 4, Каким образом в данной лабораторной работе можно оценить

работу сил Ампера~