e23 (997552), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Проверить, правильно ли собрана схема питания электромагнита (рис.9). Источник питания(прибор 5) должен быть подключен с соблюдением нужной полярности к клеммам электромагнита, последовательно с которым включен амперметр на ток до 1 А (прибор 6).2. Включить сетевой тумблер источника питания. Включить тумблер питания магнита, приэтом должна загореться индикаторная лампа (тумблер и лампа расположены слева от магнита).3.
С помощью ручки «Регулировка тока» и амперметра определить диапазон изменения токамагнита (он должен быть примерно от 0,4 A до, минимум, 1 А).4. Пользуясь магнитным компасом, исследовать линии индукции в области зазора электромагнита (располагая компас непосредственно над зазором, а также сбоку, в плоскости зазора).5. Проделать тот же опыт с порошком из ферромагнитного материала (в коробке номер15). Покоробке надо постукивать, для этого удобно использовать ластик.6. Выключить ток магнита.7.
Выполнить задания п.п.4 и 5 для поля постоянных магнитов. Зарисовать линии индукциикольцевого магнита. Обратить внимание на то, что линии замкнуты.Задание 2. Изучение закона Ампера.Схема установки для измерения силы Ампера показана на рис.10.Рамка 1, содержащая 40 витков медного провода, подвешена на рычажных весах 2 для измерения силы. Весы закреплены на штативе 3.
Рамку подключают к источнику питания ИП с напряжением 6 В и током до 1 А (прибор 8) через устройство для регулирования и измерения силы тока рамки (прибор 9), которое содержит тумблер Т, реостат П и амперметр А. Перед измерением штатив устанавливают так, чтобы нижняя сторона рамки располагалась в центре зазораэлектромагнита, а плоскость рамки была параллельна полюсам. При этом линии магнитной индукции будут перпендикулярны плоскости рамки.
Перед измерением весы должны быть уравновешены в отсутствии тока в рамке; для этого в чашке 4 весов помещен груз. При пропускании тока через рамку, расположенную в поле магнита, на нее действует вертикальная сила Ампера (4), равная(11)FA = N ⋅ I ⋅ l ⋅ Bгде N - число витков рамки, I - сила тока в ней, l - длина нижней стороны рамки, B - магнитнаяиндукция в зазоре магнита. В (11) не учитывается небольшая сила, действующая на верхнююсторону рамки в слабом магнитном поле.1.
Вставить в зазор магнита деталь номер 17 из оргстекла, которая ограничивает вращение рамки.А2ИП6В1АТП41lB3FАРис.102. Установить штатив в рабочее положение, опустить рамку в щель детали 17. Найти такое положение штатива, при котором рамка свободно, без трения может двигаться по вертикали.3.
Собрать электрическую схему питания рамки (рис.10).4. Включить электромагнит.Включить ток рамки, при этом стрелка амперметра должна отклониться вправо; в противномслучае изменить полярность включения амперметра. Сила Ампера должна быть направленавниз; если сила вверх, поменять местами вилки, соединяющие рамку со схемой.6.
Изучить зависимость силы Ампера от силы тока рамки (для двух значений тока магнита). дляэтого установить ток магнита IM, равный 1,0 А для бригады 1 и 0,9 для бригады 2. 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).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
