Исследование действия постоянного магнита на рамку с током. Л.Р. 11 класс ФОП

Исследование действия постоянного магнита на рамку с током.

Цель работы: определить корреляции индукции магнитного поля рамки с током от силы тока и дальности до конкретной точки на рамке.

Оборудование: катушка плоская, цифровой датчик магнитного поля, сопротивление 1 Ом, набор соединительных проводов, цифровая модульная установка U = 4В, штатив для фронтальных работ, линейка, 2 полосовых магнита.

Гипотеза__________________________________________________________

Основные сведения (краткие теоретические сведения)[1]:

До сих пор, говоря о магнитных полях, нам удавалось не ставить вопрос о том, как количественно можно охарактеризовать «силовые возможности» магнитного поля.

Магнитное поле действует на прямолинейный проводник с током силой Ампера. Экспериментально установлено, что величина этой силы прямо пропорциональна длине проводника l, силе тока I в нем и синусу угла a, который образует вектор магнитной индукции  с направлением тока в проводнике: F ~ Ilsina.

Ясно также, что чем «сильнее» поле, тем больше сила Ампера, действующая на данный проводник с током.

Определим модуль вектора магнитной индукции  как физическую величину, численно равную силе Ампера, действующей на прямолинейный проводник длиной l = 1 м с током силой I = 1 А, расположенный перпендикулярно к направлению вектора . Разумеется, поле, в котором расположен наш проводник «единичной» длины, должно быть однородным.

Тогда на прямолинейный проводник длиной l с током I, расположенный в магнитном поле с индукцией  так, что направление тока составляет с вектором  угол a, действует сила Ампера, равная по величине

F_A = BIlsina.                                        (закон Ампера)

Из этой формулы легко определить размерность вектора  в СИ:

.

Эту величину называют  тесла (Тл) в честь знаменитого американского изобретателя в области электро- и радиотехники Николы Тесла (1853–1943). Итак, запомним:.

Исследование действия постоянного магнита на рамку с током.

Цель работы: определить корреляции индукции магнитного поля рамки с током от силы тока и дальности до конкретной точки на рамке.

Оборудование: катушка плоская, цифровой датчик магнитного поля, сопротивление 1 Ом, набор соединительных проводов, цифровая модульная установка U = 4В, штатив для фронтальных работ, линейка, 2 полосовых магнита.

Гипотеза__________________________________________________________

Основные сведения (краткие теоретические сведения)[2]:

До сих пор, говоря о магнитных полях, нам удавалось не ставить вопрос о том, как количественно можно охарактеризовать «силовые возможности» магнитного поля.

Магнитное поле действует на прямолинейный проводник с током силой Ампера. Экспериментально установлено, что величина этой силы прямо пропорциональна длине проводника l, силе тока I в нем и синусу угла a, который образует вектор магнитной индукции  с направлением тока в проводнике: F ~ Ilsina.

Ясно также, что чем «сильнее» поле, тем больше сила Ампера, действующая на данный проводник с током.

Определим модуль вектора магнитной индукции  как физическую величину, численно равную силе Ампера, действующей на прямолинейный проводник длиной l = 1 м с током силой I = 1 А, расположенный перпендикулярно к направлению вектора . Разумеется, поле, в котором расположен наш проводник «единичной» длины, должно быть однородным.

Тогда на прямолинейный проводник длиной l с током I, расположенный в магнитном поле с индукцией  так, что направление тока составляет с вектором  угол a, действует сила Ампера, равная по величине

F_A = BIlsina.                                        (закон Ампера)

Из этой формулы легко определить размерность вектора  в СИ:

.

Эту величину называют  тесла (Тл) в честь знаменитого американского изобретателя в области электро- и радиотехники Николы Тесла (1853–1943). Итак, запомним:.

Выполнение работы.

ТБ: приступая к работе, внимательно ознакомьтесь с заданием и оборудованием. Слушайте и выполняйте все требования учителя. Не пользуйтесь приборами без его разрешения.

1. Схема установки.

Рамка с током в неоднородном магнитном поле

Пусть рамка abcd с током находится в неоднородном магнитном поле, созданном постоянным магнитом. Пусть ток в рамке направлен таким образом, что созданное им поле  совпадает по направлению с полем постоянного магнита .Рассмотрим силы Ампера  и , действующие на проводники ad и bc.

Силы  и  будут растягивать рамку, а силы  и  – втягивать рамку в область более сильного поля, т.е. к северному полюсу постоянного магнита. Проведя аналогичные построения, нетрудно убедиться, что такие же «втягивающие» составляющие будут иметь силы, действующие на вертикальные стороны

2. Таблица результатов.

Выполнение работы.

ТБ: приступая к работе, внимательно ознакомьтесь с заданием и оборудованием. Слушайте и выполняйте все требования учителя. Не пользуйтесь приборами без его разрешения.

1. Схема установки.

Рамка с током в неоднородном магнитном поле

Пусть рамка abcd с током находится в неоднородном магнитном поле,  созданном постоянным магнитом. Пусть ток в рамке направлен таким образом, что созданное им поле  совпадает по направлению с полем постоянного магнита .Рассмотрим силы Ампера  и , действующие на проводники ad и bc.

Силы  и  будут растягивать рамку, а силы  и  – втягивать рамку в область более сильного поля, т.е. к северному полюсу постоянного магнита. Проведя аналогичные построения, нетрудно убедиться, что такие же «втягивающие» составляющие будут иметь силы, действующие на вертикальные стороны ab и cd (для этого достаточно посмотреть на рамку сверху).

2. Таблица результатов.

Вывод:  при  = ____, при  = ___,   уменьш. вдвое…

Скачано с www.znanio.ru