Электричество и магнетизм. Классификация измерительных приборов. Включение приборов в схему, страница 9

Допустим, что для проводника в заданном магнитном поле измерена сила Ампера при различных силах тока. В этом случае механическая сила, действующая на проводник, должна находиться в прямо пропорциональной зависимости только от силы тока. Если построить график, откладывая по оси абсцисс измеренные значения силы тока, а по оси ординат – значения силы Ампера, то получим прямую (см. рис.1), проходящую через начало координат. Угловой коэффициент такой прямой tgбудет численно равен величине вектора индукции магнитного поля. Его значение можно подсчитать по формуле (2).

Для определения напряженности магнитного поля Н следует воспользоваться формулой

,                                                     (3)

устанавливающей связь между величинами векторов H и B.

Первый из сомножителей в правой части равенства безразмерен, зависит только от свойств вещества и называется магнитной проницаемостью среды. Для вакуума =1.

Сомножитель ₀ зависит только от выбора единиц и называется магнитной постоянной. В системе единиц СИ:

.

В заключение следует напомнить, что магнитная индукция измеряется в единицах, называемых тесла (1Тл = 1ньютон/(ампер∙метр)). Единица напряженности в системе СИ названия не имеет, ее размерность А/м.

II. Описание лабораторной установки

На рис.2 изображена схема экспериментальной установки, применяемой в работе.

Здесь А – чувствительные (так называемые аналитические) весы, на левое коромысло которых подвешена проволочная рамка Р, питаемая постоянным током от выпрямителя Е₁. Эта рамка помещена в зазор в виде разреза, имеющийся в сердечнике электромагнита М, таким образом, что линии индукции магнитного поля в зазоре перпендикулярны проводнику.

Обмотка электромагнита питается постоянным током от выпрямителя Е₂ через переключатель К₁.

При отсутствии тока в обмотке электромагнита весы находятся в равновесии без всякого груза на их правой чашке. Если же включить ток, то рамка Р втягивается вглубь зазора под действием механической силы со стороны магнитного поля. Однако последнюю можно уравновесить, помещая гирьки подходящего веса на правую чашку весов. Силу тока в рамке можно изменять реостатом R₁, причем каждой величине тока будет соответствовать определенный груз на правой чашке весов, восстанавливающий равновесие.

Рис. 2

III. Порядок выполнения работы

1.  Проверить исправное состояние весов. При отсутствии разновесок на чашке нулевая точка весов должна быть в пределах n=102 делений.

2.  Собрать электрическую схему согласно рис.2 (источники питания можно подключать к макету только после проверки схемы преподавателем).

3.  Включить ключом К₂ питание электромагнита при полностью введенном реостате R₂. Постепенно уменьшая сопротивление последнего, установить требуемую величину силы тока I₂, питающего электромагнит (наблюдая по амперметру А₂), и вновь разомкнуть цепь.

4.  Разместить на правой чашке весов первоначальную нагрузку.

5.  Включить ток электромагнита и освободить весы от арретира.

6.  Полностью ввести реостат R₁ цепи проводника и включить ток. Постепенно выводя реостат R₁, восстановить равновесие весов, записать ток I₁. Эту операцию следует повторить не менее трех раз, записывая каждое из измеренных значений силы тока. После каждой регулировки тока реостат вводят снова. Заарретировать весы.

Пункты 4 – 6 повторяют при новых нагрузках, увеличивая ее каждый раз. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица1.