Экспериментальная установка. Постоянный магнит 1 (рис.13.6) создаёт между полюсами индукцию магнитного поля

Постоянный магнит 1 (рис.13.6) создаёт между полюсами индукцию магнитного поля . Датчик 2 – это по существу прибор магнито-электрической системы, в котором отсутствует постоянный магнит. Рамка 3 прибора шириной а, длиной b имеет N витков.

 

 

С осью рамки связана стрелка прибора, показывающая угол поворота рамки относительно закреплённой оси ОО под действием магнитного поля постоянного магнита. Поскольку зависимость индукции поля B от угла поворота рамки β нелинейная (13.17), то шкала прибора также нелинейна и проградуирована в относительных единицах d, пропорциональных отношению (), а значит, и индукции поля:

,

или

. (13.18)

Коэффициент является константой прибора и равен:

.

На датчике установлен компас 4, который показывает направление линий индукции поля постоянного магнита. Датчик закреплён на подставке 5, поворачивающейся на вертикальной оси, проходящей через центр рамки. Основание датчика имеет шкалу, разделенную на 360 градусов. По шкале производится отсчёт угла поворота датчика γ относительно оси OX.

Блок питания обеспечивает постоянный ток, проходящий через рамку. Регулировка тока (от 2 мА до 20 мА) производится регулятором 7 и контролируется миллиамперметром 6. Переключатель 8 даёт возможность изменять направление тока в рамке.

Внимание! 1. Величина индукции магнитного поля постоянного магнита такова, что при приближении к нему Ваши обычные наручные часы и калькуляторы испортятся.

Измерение тока проводить до 20 мА.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение направления вектора магнитной индукции и построение линий одинакового направления.

1. Эксперимент проводится при выключенной установке.

2. Установить датчик в точке с координатой y =25 мм (x – произвольное).

3. Передвигая датчик параллельно оси OX, найти точку, в которой стрелка компаса 4 будет параллельна оси OX, то есть угол между магнитным моментом стрелки, параллельным , и осью OX равен нулю: φ=0. (Помните, что вектор магнитного момента стрелки направлен от её северного конца N к южному.) Записать координаты точки в таблицу 13.1.

4. Передвигая датчик влево, определить на прямой y =25 мм точки, в которых угол между стрелкой компаса и осью OX составляет углы φ=45⁰, 90⁰, 135⁰, эаписывая каждый раз координату x в таблицу.

5. Передвигая датчик вправо, повторить измерения по пункту 4 для углов φ=–45⁰, –90⁰, –135⁰.

6. Переставив датчик на линию y =50 мм, повторить измерения по пунктам 3- 5; затем то же для y =75, 100, 125 и 140 мм.

7. Установить датчик в точке с координатами x =25 мм, y =25 мм и медленно передвигая его параллельно оси OY до y =225 мм, найти в этом интервале все точки, в которых вектор магнитной индукции принимает направления, указанные в таблице 13.2. Записать соотвествующие координаты y.

8. Повторить действия пункта 7 для x =50, 75, 100, 125, 150, 170, 200, 275, 300, 330, 350, 375, 400, 425 и 450 мм.

9. Отметить на миллиметровке полученные точки; построить линии, соответствующие одинаковому направлению ; подписать, какому углу φ соответствует каждая линия.

Таблица 13.1

φ, град. N→S		↓		→	– 45	– 90 ↑	– 135
y, мм	x, мм

 

Таблица 13.2

φ, град. N→S		←		↓		x, мм	–45	–90 ↑	–135	–180 ←	–225
x, мм	y, мм	y, мм
	–			–	–			–	–	–	–
	–			–	–				–	–	–
	–			–	–		–
	–			–	–		–
	–				–		–				–
					–		–	–			–
					–		–	–			–
	–	–	–				–	–			–

 

Задание 2. Определение величины вектора магнитной индукции.

1. Установить датчик в точке с координатами x =250 мм, y =150 мм так, чтобы линия 90-90 на подставке совпала с осью OY, а линия 180-180 – с осью OX.

2. Ось ОО датчика должна быть перпендикулярна стрелке компаса. Для этого, поворачивая датчик вокруг вертикальной оси, линию NS указателя на подставке установить параллельно стрелке компаса. При этом угол α между и осью рамки ОО будет равен 90⁰.

3. Регулятор 7 повернуть против часовой стрелки до упора.

4. Переключатель 8 направления тока установить в положение «вверх».

5. Включить установку в сеть.

6. Регулятором 7 установить силу тока через рамку датчика 2.4 мА.

7. Записать в табл. 13.3 отсчёт d по шкале датчика и силу тока I.

Внимание! 1. Следить, чтобы датчик не зашкалило! Оптимальный режим: датчик показывает отклонение 500÷800 дел.