ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7
ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ФЕРРОМАГНЕТИКА
Цель работы: измерить магнитную индукцию ферромагнетика, снять зависимость магнитной индукции от напряженности.
Приборы и принадлежности: электродинамометр, два амперметра постоянного тока, два реостата, разновесы, ключ, двойной переключатель, масштабная линейка.
КраткаЯ теориЯ
Поместим в магнитное поле образец из ферромагнетика (сердечник трансформатора). Если сделать поперечную (относительно поля) узкую щель в сердечнике, то индукция в щели будет такой же, как и внутри сердечника, так как практически все магнитные линии будут замыкаться через щель. Чем уже щель, тем меньше рассеивание магнитных линий и тем меньше ошибка в определении магнитной индукции сердечника.
Таким образом, измеряя индукцию в щели, можно определить индукцию ферромагнетика. Индукцию в щели можно определить по силе Ампера, действующей на проводник с током, помещенный в эту щель.
В зазоре между полюсами электромагнита N и S помещен проводник длиною L, являющийся стороной рамки, по которой идет ток I 2. На этот проводник с током действует сила Ампера FA, которая при соответствующем направлении тока в рамке стремится вытолкнуть проводник из зазора.
Момент силы Ампера может быть уравновешен моментом силы тяжести Р дополнительного груза М, подвешенного в точке К (рис. 1).
При достижении равновесия силу Ампера можно определить из соотношения:
.
Но
.
Отсюда:
 |
.
Измеряя индукцию в зазоре при разных значениях тока в электромагните, можно установить зависимость между индукцией ферромагнетика и напряженностью внешнего магнитного поля, создаваемого током I 1 в обмотке электромагнита.
Ход работы
1. При помощи балансира уравновесить подвижную систему без токов.
2. Замкнуть цепь рамки и установить (реоcтатом R2) произвольный ток I 2.
3. Замкнуть цепь электромагнита и с помощью реостата R1 установить небольшой ток I 1 (0.3-0.5 А).
4. Если нужно изменить направление тока в рамке, чтобы рамка выталкивалась из зазора вверх (переключатель SA2 установить в другое положение).
5. Нагрузить чашку весов разновесами и подобрать величину тока в рамке так, чтобы система вновь пришла в равновесие. При этом вес разновесов дает возможность вычислить силу Ампера.
6. Измерить дополнительный груз P на чашке весов и вновь подобрать величину тока I 2 в рамке, добиваясь равновесия (необходимо следить за постоянством тока I 1 в цепи электромагнита).
7. Пункт 6 повторить еще 2-3 раза.
8. Увеличить ток I 1 в обмотке электромагнита и повторить измерения пп. 5-7.
9. Повторить пункт 8 для других токов в обмотке электромагнита (еще 5-6 значений). Каждое последующее значение I 1 должно быть больше предыдущего: до окончания работы нельзя уменьшать ток в цепи электромагнита.
10. Найти среднее значение магнитной индукции, соответствующие токам I 1.
11. Построить график B =f(I 1).
12. Рассчитать магнитный поток и построить график Ф =f(I 1).
Таблица 1
| N | I1, A | I2, A | M, кг | P, Н | L, м | L1, м | L2, м | B, Тл |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое напряженность и индукция магнитного поля?
2. Сформулируйте закон Ампера. Как определить направление силы Ампера?
3. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа. Как определить направление вектора напряженности магнитного поля?
4. Чему равна напряженность магнитного поля проводника с током конечной и бесконечной длины?
5. Каков характер магнитного поля? Создают ли неподвижные электрические заряды магнитное поле?
6. Выведите закон полного тока.
СПИСОК РЕКОМЕНДАТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев О. Л., Ворончихин Л.Д., Коврижных Ю.Т. Руководство к лабораторным работам по курсу общей физики: Электричество. – Свердловск, 1974. – с. 161-164.
2. Евграфова Н. Н., Каган В. Л. Руководство к лабораторным работам по физике: Учеб. пособие для радиотехн. и электроприборостроит. специальностей вузов. – М.: Высш. школа, 1970. – с. 186-188.
3. Руководство к лабораторным занятиям по физике. / Под ред. Л.Л. Гольдина. 2-е изд., перераб. – М.: Наука, 1973. – с. 293-295.
4. Савельев И.В. Курс общей физики. Электричество. – М.: Наука, 1970. – Т.II. –- с. 183-189.