Физика \ Общая физика

Исследования магнитного поля между полюсами электромагнита (Методическое пособие по выполнению лабораторной работы), страница 2

Баллистический гальванометр позволяет измерять количество заряда , которое прошло через него за время протекания тока . Так как , , где - суммарное сопротивление цепи гальванометра, то

. (6)

Отклонение баллистического гальванометра пропорционально заряду, т.е. . Коэффициент пропорциональности - называется баллистической постоянной гальванометра. Таким образом, , откуда . При неизменном сопротивлении цепи гальванометра ; величина называется баллистической постоянной установки. Она определяет связь между отклонением зайчика гальванометра и потоком индукции через катушку:

. (7)

Зная нетрудно найти напряженность магнитного поля . Для воздуха поэтому:

. (8)

Таким образом, для определения индукции магнитного поля между полюсами электромагнита нужно быстро вынуть из области пространства, где есть магнитное поле, измерительную катушку с известным числом витков и площадью . Если подставить полученное при этом отклонение гальванометра в формулу (8), то при известном значении , можно определить величину магнитного поля .

Для определения баллистической постоянной установки нужно проградуировать гальванометр с помощью эталонной катушки, которая представляет собою длинный соленоид, в средней части которого намотана вторичная обмотка, соединенная последовательно с гальванометром и измерительной катушкой.

Магнитное поле в эталонном соленоиде можно определить по формуле

, (9)

где - ток через эталонную катушку. Магнитный поток через витки вторичной катушки равен

. (10)

Подставляя это выражение в формулу (7), получим

. (11)

Включая или выключая ток в цепи баллистического гальванометра, можно определить баллистическую постоянную установки а потом, используя эту величину, можно измерить значение исследуемого магнитного поля. Важно иметь ввиду, что в процессе измерения нужно сохранять постоянство сопротивления цепи гальванометра , так как только в этом баллистическая постоянная установки не будет изменяться. Это условие будет выполняться, если в процессе измерения баллистический гальванометр последовательно связан со вторичной обмоткой длинного эталонного соленоида и измерительной катушкой.

Описание экспериментальной установки.

Принципиальная электрическая схема установки показана на рис. 1.

Параметры катушек:

1) Измерительная катушка: диаметр витков , число витков .

2) Первичная обмотка эталонного соленоида: диаметр витков , число витков, длина катушки.

3) Вторичная обмотка эталонного соленоида: диаметр витков , число витков , длина катушки .

Длину воздушного промежутка можно регулировать механически с помощью специальных винтов. Сила электрического тока в катушках электромагнита регулируется источником постоянного тока. Количество витков обмотки электромагнита изменяется путем выключения из электрической цепи одной из обмоток.

Выполнение работы.

1. Собрать схему, показанную на рис. 1.

2. Определить баллистическую постоянную установки . Для этого замкнуть переключатель на клеммы эталонной катушки и установить ток . Разомкнуть переключатель и записать значение отклонения зайчика гальванометра. Когда зайчик станет на нуль, замкнуть переключатель и записать значения отклонения . Подставляя среднее значение определить постоянную установки .

3. Определить зависимость величины индукции магнитного поля в воздушном промежутке электромагнита от силы тока в катушках. В цепь электромагнита включить две катушки. Измерения провести для трех значений длины воздушного промежутка . При каждом значении тока быстро вынимать катушку, замечая отклонение зайчика гальванометра. Потом опять вернуть катушку в область между магнитами и установить новое значение тока. Ток изменять от до .

4. Определить зависимость величины индукции магнитного поля от числа витков катушек соленоида. Для этого при фиксированной длине воздушного промежутка измерить магнитное поле в случае, когда в цепь электромагнита включена вначале одна, а потом две катушки.