- •Часть II.
- •Исследование электрического поля проводника с током
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическая часть
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение сопротивлений проводников мостовыми схемами
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое описание
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Релаксационные колебания
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое описание
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Термоэлектрические явления
- •Установки
- •Теоретическое описание
- •Я Рис.9 вление Зеебека.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
- •Теоретическое описание
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Магнитное поле земли
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое описание
- •Метод тангенс-гальванометра
- •Закон Био-Савара-Лапласа
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование магнитного поля соленоида
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое описание
- •Теорема о циркуляции
- •Закон Био-Савара-Лапласа
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение индуктивности тороида с ферритовым магнитопроводом
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое описание
- •Теорема о циркуляции
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование электрических затухающих колебаний
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы.
- •Теоретическая справка:
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Определение основных характеристик электрического колебательного контура методом резонанса
- •Описание установки.
- •Порядок выполнения работы.
- •Теоретическое описание.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
Метод тангенс-гальванометра
Рис.2 Рис.3
Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую катушку радиуса R с числом витков N, расположенную в вертикальной плоскости. В центре катушки укреплен обычный компас, стрелка которого может вращаться вокруг вертикальной оси. Поэтому в отсутствие тока в катушке стрелка компаса устанавливается в отличие от свободной стрелки не вдоль магнитных силовых линий геомагнитного поля в плоскости магнитного меридиана, а вдоль горизонтальной составляющей вектора В (рис.2).
Если совместить плоскость катушки тангенс-гальванометра с плоскостью магнитного меридиана, то стрелка компаса в отсутствие тока будет располагаться вдоль горизонтального диаметра катушки. При включении тока возникает магнитное поле катушки
, (4)
перпендикулярное плоскости катушки, а значит, и .
Очевидно, что стрелка компаса установится вдоль результирующего поля (рис.3).
Как видно из рис.3 , (5)
где - угол отклонения стрелки. Поэтому
. (6)
Закон Био-Савара-Лапласа
Рис.4
где - элемент тока, - радиус-вектор от этого элемента до точки, в которой находится магнитное поле. Как видно из формулы, поле перпендикулярно плоскости, в которой лежат радиус-вектор и элемент тока. Модуль индукции, создаваемой элементом тока, находится по формуле ,
где - угол между радиусом-вектором и элементом тока.
При выводе индукции магнитного поля в центре кругового витка необходимо учесть, что угол =90 (радиус всегда перпендикулярен касательной к окружности), а (радиус витка). Эти значения будут одинаковы для всех элементов тока витков.
Контрольные вопросы
1. Что такое магнитное поле? Какими свойствами оно обладает? Имеет ли источники, вихри?
2. Дайте определение вектора . Что такое силовые линии?
3. Как магнитное поле действует на заряд, на провод с током, на виток с током?
4. Сформулируйте закон Био-Савара. Выведите формулу (4), используя этот закон.
5. Покажите картину силовых линий магнитного поля Земли. Покажите как направлен
вблизи поверхности Земли в северном полушарии вектор и найдите его составляющие (горизонтальную и вертикальную).
6. Как меняется в зависимости от географической широты?
7. Что известно о природе геомагнитного поля?
Литература
Савельев И.В. Курс общей физики. - 2-е изд. - М.: Наука, 1982, т.2. гл. "Магнитное поле в вакууме".
Лабораторная работа №27
Исследование магнитного поля соленоида
Цель работы: экспериментальное определение значений магнитной индукции на оси соленоида и сравнение их с расчетными значениями.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомьтесь с установкой и включите ее в сеть (220 В).
2. Ручкой на установке поместите измерительную катушку L2 у одного из концов соленоида, определив ее положение a (расстояние от края соленоида до точки, в которой определяется значение магнитной индукции) с помощью указателя на шкале.
3. Нажмите на кнопку S, измерьте отклонение светового зайчика по шкале гальванометра. Не отпуская кнопку, определите силу тока в соленоиде по миллиамперметру.
4. Такие же измерения а и проделайте для других положений катушки L2, перемещая ее каждый раз на 1 см вдоль оси соленоида до упора. Занесите данные в таблицу, после чего получите подпись преподавателя о завершении эксперимента.
5. По формуле (5) найдите экспериментальные значения магнитной индукции, воспользовавшись значением k, указанным на установке.
6. Для тех же значений а рассчитайте по формулам (3) и (4) теоретические значения магнитной индукции в соленоиде.
7. Данные вычислений занести в таблицу.
а, м |
, дел |
Вэксп, Тл |
cos1 |
cos2 |
Втеор, Тл |
|
|
|
|
|
|
k = .......; I = .......
8. Построить графики Bэксп = f1(a) и Bтеор = f2(a) по результатам, полученным из опыта и при теоретическом расчете, на одних координатных осях.