МУ-Э-69 (1003816), страница 3
Текст из файла (страница 3)
15, б).Обмотки электромагнита характеризуются активным сопротивлением R=12 Ом ииндуктивностью L (см. рис. 14). Индуктивность оказывает сопротивление только переменному току, причем индуктивное сопротивление, равное XL = ωL ( здесь ω - циклическая частота) много больше активного сопротивления R. Поэтому через обмотки электромагнита протекает практический постоянный ток со средним значением Iм, показанныйна рис.
15, в. Пульсации тока электромагнита составляют всего 1,5% от его среднего значения.1617UtаUtбIмв<Iм>t0Рис. 15. Осциллограммы, характеризующие схему питания электромагнита:а – переменное напряжение на входе выпрямителя в зависимости от времени; б– выпрямленное напряжение; в – ток электромагнита (на рисунке пульсациитока преувеличены)Магнитное поле в воздушном зазоре электромагнита было измерено магнетометром (тесламетром фирмы PHYWE) с датчиком Холла (описание датчика см.
в разделе 8Теоретической части). Поле в зазоре практически однородное, а вектор B направлен перпендикулярно плоскости железных наконечников (см. линии магнитной индукции на рис.4). Магнитная индукция B в воздушном зазоре магнита примерно пропорциональна силетока Iм в обмотках магнита:B = γ Iм,где γ≈0,2 Тл/А.17(18)183.Порядок выполнения работыЗадание 1. Ознакомиться с установкой и подготовить установку к работе.Масса рамки в отсутствие тока (m1) составляет несколько десятков грамм, а с наибольшими токами рамки и магнита – примерно на 10 г больше.При взвешивании рамки равновесие (баланс) весов устанавливают двумя последовательными способами: сначала перемещением грузиков по двум горизонтальным линейкам, а затем с помощью пружинного компенсатора (ручка с круглой шкалой). Одна линейка имеет три фиксированных положения для грузика: 0; 100 и 200 г.; (грузик на этойлинейке должен находиться в положении «0»).
Вторая линейка имеет 11 фиксированныхположений для грузика (в граммах): 0; 10; 20; 30 и т.д. до 100. Круглая шкала компенсатора имеет отсчеты: 1; 2; 3 и т.д. до 10 грамм. Шкала между соседними цифрами компенсатора разбита на 10 делений, цена каждого деления составляет 0,1 г. Таким образом, наданных весах нетрудно взвешивать с ценой отсчета 0,1 г. Точность отсчета можно увеличить до 0,01 г, если воспользоваться нониусной шкалой компенсатора (вверху).Внимание! Не подносить часы близко к магниту.Порядок выполнения задания.1. Зарисовать в рабочей тетради схему лабораторной установки (см. рис.
13).2. Закрепить на весах рамку с длиной рабочей стороны l = 50 мм и содержащую n = 2 витка. С помощью этой рамки (из имеющегося набора рамок) получают наибольшую силуАмпера.3. Проверить расположение рабочей стороны рамки (медной проводящей полоски на пластмассе) в воздушном зазоре магнита. В условиях равновесия весов проводящая полоскадолжна находиться в середине зазора по высоте. При необходимости, положение рамкиотрегулировать, изменяя высоту весов на штативе. Кроме того, рамка не должна выходить за пределы зазора по горизонтали и не должна касаться полюсов магнита для исключения силы трения.4. Установить выключатель тока магнита (в отдельной коробке) в положение «0» (выключено).5.
Переключатель выходного переменного напряжения блока питания (справа на блоке)установить в положение «12» для получения максимального тока магнита (примерно 0,9А).6.Включить сеть блока питания. Для этого вставить вилку в сетевую розетку, а затемвключить тумблер на задней стороне блока питания. При этом должен загореться зеленыйиндикатор «Power» на блоке питания.7.Добиться точного баланса весов.1819Установить ток рамки. Для этого ручку «V» регулировки напряжения (слева на8.блоке питания) установить на значение «10» и в дальнейшем положение этой ручки неизменять.
Ток рамки регулировать только ручкой «А». Ток измерять амперметром на 5 А.Установить максимальный ток рамки 5 А.В установке, собранной правильно, сила Ампера должна быть направлена вниз.9.Для проверки выполнения этого условия включить ток магнита выключателем в отдельном коробе и обратить внимание на направление движения рамки.
Если при этом рамкасместилась вверх, изменить направление тока рамки на обратное. Удобнее всего это сделать перекоммутацией проводников в колодке на верхней части штатива (см. 9 на рис. 12).10.Выключить ток магнита выключателем. Уменьшить ток рамки до нуля с помощьюручки «А» блока питания. Внимание! Во избежание перегрева обмоток магнита и проводников рамки токи следует выключать, если не проводится измерение.Задание 2. Изучить закон Ампера.Задание включает две серии измерений: а) зависимости силы Ампера FА от силытока I в рамке при неизменном магнитном поле; б) зависимость силы Ампера FА от магнитной индукции при неизменном токе I рамки.Порядок выполнения задания.1.Подготовить табл. 1 для записи результатов измерений.Таблица 1Зависимость силы Ампера FА от силы тока I в рамкеУсловия измерений: l = 50 мм, n = 2 витка, сила тока магнита Iм = …..АСила тока рамки I, Аm1, гm2, гFА = (m2 – m1) g, мНПримечание.
В таблице должно быть примерно 8 строк2.Установить переключатель переменного напряжения в гнездо «12».3.Измерить силу тока магнита Iм, результат измерения записать в заголовок табл. 1.Выключить ток магнита.4.Уменьшить ток рамки до нуля с помощью ручки «А» блока питания.5.Определить массу рамки m1, результат измерения записать в табл. 1.6.Установить максимальный ток рамки (примерно 5 А), измерить силу тока I рамки,результат измерения записать в табл. 1.7.Включить ток магнита и измерить массу рамки m2, результат измерения записать втабл. 1.
Выключить ток магнита и уменьшить ток рамки до нуля.8.Повторить измерения масс рамки (m1 и m2) для различных токов рамки. Ток рамкиуменьшать с шагом 0,7…0,8 А до минимального тока примерно 1 А. Результаты измере1920ний записать в табл. 1. Примечание. Каждый раз необходимо измерять также массу рамки m1 для оценки погрешности измерения массы.9.Выключить ток магнита и уменьшить ток рамки до нуля.10.Подготовить табл.
2 для записи результатов второй серии измерений – зависимостисилы Ампера от магнитной индукции (силы тока магнита) при постоянном токе рамки.Таблица 2Зависимость силы Ампера FА от силы тока Iм магнитаУсловия измерений: l = 50 мм, n = 2 витка, сила тока рамки I = …, АТок магнита Iм, Аm1, гm2, гFА = (m2 – m1) g, мНПримечание. В таблице должно быть 6 строк11.Определить массу рамки m1, результат измерения записать в табл. 2.12.Установить переключатель переменного напряжения в гнездо «12».13.Установить ток рамки 5 А.
Измерить силу тока I рамки, результат измерения запи-сать в заголовок табл. 2.14.Включить ток магнита и измерить силу тока магнита Iм, результат измерения запи-сать в табл. 2.15.При включенном токе рамки и магнита измерить массу рамки m2, Результат изме-рения записать в табл. 2.16.Повторить измерения масс рамки (m1 и m2) при различном токе магнита. Ток маг-нита (предварительно выключенный) уменьшать каждый раз на одну ступень с помощью переключателя переменного напряжения блока питания до минимального напряжения 2 В.
Ток рамки поддерживать неизменным. Результаты измерений записать втабл. 2.17.Выключить ток магнита. Выключить сеть блока питания тумблером на заднейстенке блока.Задание 3. Демонстрация силы Лоренца и определение знака заряда электрона.Примечание.
Данное задание выполнять при наличии осциллографа в данной лаборатории.С помощью электронного осциллографа и постоянного магнита наблюдать отклоняющее действие силы Лоренца на электроны, летящие в электронно-лучевой трубке.Трубка осциллографа схематически показана на рис.16.20214123Рис. 16. Демонстрация силы Лоренца с помощью электронно-лучевойтрубки (ЭЛТ) осциллографа: 1–электронно-лучевая пушка; 2–ЭЛТ;3–люминесцентный экран; 4–подковообразный постоянный магнитЭлектронная пушка 1 испускает узкий пучок 2 быстрых электронов, которые вместе падения на люминесцентный экран 3 вызывают его свечение. Поднеся к экрануподковообразный магнит 4, можно наблюдать отклонение электронов.Проделать данный опыт с осциллографом, имеющимся в лаборатории. При затруднениях обратиться к дежурному по лаборатории.С помощью правила левой руки определить знак заряда электрона (вектор Bнаправлен от северного полюса магнита, обозначенного буквой N).
Результаты представить в отчете.Внимание! Подобный опыт нельзя проводить с цветной трубкой телевизораили монитора, так как при этом можно намагнитить детали трубки и вывести ее из строя.4. Обработка результатов измерений1. По результатам измерений масс (m2 и m1) вычислить силу Ампера по формуле:FА = (m2 – m1) g.Ускорение свободного падения принять равным g = 9,8 м.с-2. Если массы выражать вграммах, то получим силу в мН. Результаты вычислений записать в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
