МУ-Э-23 (1003801), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В чашку 4весов положить гирьку массой m=3-5 г. Удерживая рукой рамку так, чтобы нижняя сторона находилась в середине зазора, и, изменяя ток рамки ручкой «Регулировка напряжения», добитьсяравновесия весов. Записать в таблицу 1 значения IM, I и m.Таблица 1Ток магнита IMN = 40 витков, длина стороны рамки l = …Ток рамки IМасса гирьки mСила Ампера FA= mg*ПРИМЕЧАНИЕ: в таблице примерно 10 строк.7. Повторить измерения п.6 при большей массе груза, увеличивая ее с шагом 3-5 г до максимального значения, которое ограничивается максимальным током рамки 1 А. (Примечание: принехватке разновесов можно использовать медные монеты СССР достоинством 1, 2, 3 и 5 копеек, массы которых 1, 2, 3 и 5 г соответственно.)8.
Уменьшить ток магнита ровно в два раза и повторить опыт.9. Выключить источники питания рамки и магнита.10. Измерить линейкой длину l нижней стороны рамки, результат записать в таблицу 1.Задание 3. Ознакомление с гальванометром.Гальванометр - электроизмерительный прибор для измерения малых токов, напряжений и количества электричества. Наибольшее распространение получил гальванометр магнитоэлектрической системы, схематически показанный на рис.11.Подвижная рамка 1 с большим числом витков провода находится в магнитном поле 2, образованном постоянным магнитом 3 и цилиндром 4 из магнитомягкого железа. При протекании постоянного тока через рамку возникают силы Ампера, которые создают момент сил относительно оси рамки.
Рамка поворачивается, закручивая спираль 5, пока момент упругой силы не уравновесит момент сил Ампера. Линии магнитной индукции 2 направлены вдоль радиуса, поэтомуугол поворота рамки (и связанной с ней стрелки) пропорционален силе тока.1. Ознакомиться с устройством гальванометра (прибор 12).Задание 4. Градуировка баллистического гальванометра.Баллистический гальванометр (БГ) предназначен для измерения заряда, прошедшего по цепи втечение короткого импульса тока. Прибор включают последовательно в цепь.
БГ в принципе неотличается от других приборов магнитоэлектрической системы, но должен иметь повышеннуюинерционность: период T0 собственных колебаний рамки должен составлять несколько секунд.Если через БГ пропустить короткий импульс тока, то стрелка отклоняется, достигая наибольшего значения α (в делениях), и возвращается назад. При этом α пропорциональна q:(12)q = b⋅αгде b - коэффициент пропорциональности, называемый баллистической постоянной прибора.Для нахождения значения b выполняют градуировку гальванометра.
Она заключается в том, чтоконденсатор емкости C, заряженный до напряжения U и, следовательно, имеющий известныйзаряд q = CU, быстро разряжают через БГ и считывают максимальное отклонение α стрелкиприбора. Измерения выполняют для различных значений q, изменяемых путем изменения какнапряжения, так и емкости. По результатам измерений строят графическую зависимость значения α от q, из которой видно, что α пропорционально заряду. Из полученного графика опреде-SN15423Рис.11ляют численное значение баллистической постоянной b.Опыт выполняют с помощью прибора (номера 1, 10, 11), электрическая схема и расположениеэлементов которого показаны на рис.
12. Прибор имеет два режима работы, устанавливаемых,переключателем SA3: в положении 1 - градуировка, в положении 2 - измерение магнитной ин-дукции с помощью катушки К. Баллистический гальванометр БГ постоянно замкнут накороткос помощью кнопочного переключателя SB для защиты прибора от повреждения при толчках ибыстрого успокоения колебаний рамки (объяснить механизм защиты). Перед каждым измерением кнопку SB необходимо нажать для разрыва цепи. С помощью резистора RДОБ установленатребуемая чувствительность прибора для измерения магнитного поля. С помощью винта 1устанавливают нулевое показание баллистического гальванометра.SA1SA3RДОБQR∼220ВИП 9ВSBКSA2VБГС2С1ИПQKБГVRSA2SA1SA3SBРис.12При градуировке прибора конденсатор заряжают (практически мгновенно) от источника токаИП до напряжения U, измеряемого вольтметром.
Напряжение можно изменять от нуля до 9 В спомощью делителя напряжения R, поворачивая ручку «Изменение напряжения». Затем переключатель SA1 устанавливают в положение 2 («Разрядка»). При этом заряд q быстро проходитчерез БГ; измеряют максимальное отклонение α стрелки прибора. Результаты измерения U и αзаписывают в таблицу 2. Для того чтобы снять градуировочную зависимость в пределах всейшкалы прибора, опыт повторяют при различных напряжениях. Затем изменяют емкость конденсатора и повторяют градуировку.
Значения емкости приведены на схеме установки.Таблица 2CUαq=CU*ПРИМЕЧАНИЕ: в таблице примерно 10 строк.Задание 5. Демонстрация электромагнитной индукции.Проделать опыты, описанные в разделе «Электромагнитная индукция» с помощью прибора,показанного на рис.14 (номера 3, 13, 14). Явление электромагнитной индукции наблюдают спомощью микроамперметра 2, подключенного к катушке 1.
Источниками магнитного поляслужат постоянные магниты или соленоид (электромагнит) 3, питаемый от источника 4. Блок6457312Рис.14питания включают тумблером 5, при этом должна загореться лампа 6. С помощью переключателя 7 на три положения можно пропустить через соленоид ток двух разных направлений иливыключить его.Задание 6. Измерение магнитной индукции баллистическим гальванометром.Включить магнит и установить ток IM=1,0 А - для первой бригады и 0,9 А - для второй.
(Измерения выполняют при тех же двух значениях тока магнита, при которых измерялась сила Ампера.) Катушку вставляют в середину зазора электромагнита, из которого надо убрать вкладыш(деталь 17). Быстро выдергивая катушку, замечают максимальное отклонение α стрелки гальванометра. Результаты пяти измерений записывают в таблицу 3. Затем уменьшить ток магнитав два раза и повторить измерения.Таблица 3IMα*Примечание: в таблице 10 строк.Для каждого значения тока магнита находят среднее <α> и записывают его в таблицу 4. В нееже записывают параметры установки, приведенные на схеме прибора.По результатам измерений определить магнитную индукцию по формуле (10).Задание 7.
Демонстрация силы Лоренца и определение знака заряда электрона.С помощью осциллографа и постоянного магнита можно продемонстрировать силу FМ, действующую на электрический заряд в магнитном поле (формула (2)). Электронно-лучевая трубкаосциллографа схематически показана на рис.13. Электронная пушка 1 испускает пучок 2 быстрых электронов, которые вызывают свечение люминесцентного экрана 3. Поднеся к экрану подковообразный магнит 4, можно наблюдать отклонение электронов.
Проделать данный опыт сосциллографом, имеющимся в лаборатории. С помощью правила левой руки определить знакзаряда электрона. Результаты представить в отчете.4123Рис.13ВНИМАНИЕ! Подобный опыт нельзя проводить с цветным кинескопом монитора илителевизора, так как в результате намагничивания маски перед экраном кинескоп будетиспорчен.Обработка и анализ результатов измерений1. По результатам измерений построить графическую зависимость силы Ампера в ньютонах отсилы тока в рамке (для двух значений тока магнита).
Через начало координат и экспериментальные точки провести прямую. Сделать вывод, согласуются ли результаты измерений с линейной зависимостью (3) силы Ампера от тока рамки.2. Используя полученный график и формулу (11), вычислить магнитную индукцию для двухзначений тока магнита. Результаты расчета привести в таблице 4.Таблица 4Баллистическая постоянная b = … (получено в задании 4).Сопротивление БГ RГ = … Ом,Характеристики катушки: N = … витков, S = … м2, RК = … ОмДобавочное сопротивление RДОБ = … Ом.
Полное сопротивление R = RК + RГ + RДОБ = … Ом.Отношение B1/B2IMИзмерения магнитной индукции<α>q = b<α>Методом БГ (В1)Из силы Ампера (B2)*Примечание: в таблице 2 строки.3. По результатам градуировки БГ построить графическую зависимость α от заряда q. Результаты измерений для различной емкости представить на графике различными значками. Через экс-периментальные точки и начало координат провести прямую.
Сделать вывод, пропорционаленли баллистический отброс прошедшему заряду. Используя полученный график и формулу (12),определить значение баллистической постоянной b (записать его в таблицу 4).4. По результатам измерений с БГ вычислить по формуле (10) магнитную индукцию, результатзаписать в таблицу 4.5. Сравнить результаты измерений магнитного поля двумя методами - из силы Ампера и баллистическим гальванометром. Для этого вычислить их отношение и представить в таблице 4.6.
Используя результаты измерения магнитного поля с помощью БГ, сделать вывод, растет лисила Ампера пропорционально магнитной индукции.ЛИТЕРАТУРА1. Калашников С.Г. Электричество: Учебное пособие. - М.: Наука 1985. – 576 с.2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. - М.: Наука. 1978.
– 480 с.3. Эрик Роджерс. Физика для любознательных. Т.3. - М. Мир. 1971. - 664 с..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
