3. Принцип метода измерения и рабочая формула

В данной лабораторной работе сила Ампера измеряется методом взвешивания проводника с током до и после включения магнитного поля.

Если прямолинейный отрезок проводника длиной l поместить в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции , то действующая на проводник сила F может быть определена по формуле

F=I lB. (4)

Допустим, что для данного отрезка проводника в неизменном магнитном поле измерена сила Ампера при разных значениях тока I. В этом случае механическая сила, действующая на проводник, должна изменяться пропорционально силе тока.

Построив график зависимости силы Ампера, рассчитанной на единицу длины F/l, от тока получим прямую (см. рис 1), проходящую через начало координат. Угловой коэффициент этой прямой равен абсолютной величине В вектора индукции магнитного поля. Его значение можно рассчитать по формуле (4).

Рис. 1

Из (4) следует , т.е. индукция магнитного поля численно равна силе, действующей на проводник единичной длины, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции, по которому течет ток, равный единице.

4. Измеряемый объект

Объектами измерения в данной работе являются прямо измеряемая сила ампера F и косвенно измеряемая величина магнитной индукции В поля в зазоре электромагнита.

5. Описание лабораторной установки

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

Здесь А – чувствительные весы, на левое коромысло которых подвешен расположенный горизонтально прямой проволочный проводник , питаемый постоянным током от аккумулятора Е₁. Этот проводник помещен в зазор сердечника электромагнита таким образом, что линии индукции магнитного поля в зазоре перпендикулярны проводнику. Обмотка электромагнита питается постоянным током от выпрямителя Е₂.

Рис. 2

При отсутствии тока в обмотке электромагнита весы находятся в равновесии. Если же включить ток, то проводник втягивается вглубь зазора под действием механической силы магнитного поля. Помещая гирьки подходящей массы на правую чашку весов, можно добиться равновесия. Силу тока в проводнике можно изменять реостатом R₁ , причем каждой величине тока будет соответствовать определенный груз на правой чашке весов, восстанавливающий равновесие.

6. Порядок выполнения работы

1. Проверить исправность весов. При отсутствии разновесов в чашке стрелка весов должна быть в пределах шкалы.

2. Ознакомиться с электрической схемой установки.

3. Включить ключом К₂ питание электромагнита при полностью введенном реостате R₂. Постепенно уменьшая сопротивление последнего, установить требуемую величину силы тока I₂, питающего электромагнит (I₂ = 0,5А) (наблюдая по амперметру А₂), и вновь разомкнуть цепь.

4. Разместить на правой чашке весов первоначальную нагрузку m = 0,1 0,15 г.

5. Включить ток электромагнита и освободить весы от арретира.

6. Полностью ввести реостат R₁ в цепь проводника и включить ток. Постепенно выводя реостат R₁ восстановить равновесие весов, записать значение тока I. Зааретировать весы. Эту операцию следует повторить несколько раз при данной массе груза.

Величина силы Ампера определяется тогда по массе уравновешивающего груза

F = mg , (5)

где g – ускорение силы тяжести.

Пункты 4 6 повторять при новых нагрузках, увеличивая их каждый раз на 0,1 г.

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу по форме:

№ п/п	Нагрузка m (кг)	Ток в проводнике (А)					F (Н)	F/l (Н/м)
		1	2	3
1
2
3
4
5