Лабораторная работа № 7 Тема: Определение индукции магнитного поля электромагнита

Лабораторная работа № 7

Тема: Определение индукции магнитного поля электромагнита

Цель работы: экспериментальное определение величины магнитной индукции, создаваемой в зазоре электромагнита, и его градуировки, то есть установление зависимости индукции магнитного поля электромагнита от силы тока в его обмотке.

Оборудование: электромагнит, магнитные весы, независимые источники тока, амперметры, реостаты, набор грузиков.

Метод измерения и описание установки:

Индукцию магнитного поля электромагнита можно определить опытным путем, используя электродинамическое взаимодействие проводника с током и магнитным полем - методом магнитных весов. Магнитные весы представляют собой прямолинейный жесткий проводник с током, помещенный в магнитное поле межполюсных пространства электромагнита (рис.1). Проводник находится на расстоянии L₂ от оси вращения рычага, а на расстоянии L₁ располагается чаша с гирями. Рычаг с минимальным трением вращается вокруг оси и сбалансированный так, что при выключенном поле система находится в равновесии. Если соответствующим образом выбрать направления тока в проводнике I₂ и магнитного поля, то сила Ампера будет действовать вверх и выталкивать проводник. В этом случае величина силы Ампера равна:

F_A = B×I₂×l , (1)

где l - часть проводника, находящегося в магнитном поле.

 Вращающий момент силы Ампера F_A×L₂ компенсируется моментом силы тяжести грузиков m×g×L₁, что приводит весы снова в равновесие. Таким образом, из равенства моментов следует:

F_A×L₂=m×g×L₁.        (2)

Из уравнения (2) находим силу Ампера:

   .       (3)

Oстаточно, индукцию магнитного поля В можно определить по формуле

 (4)

Измерительная установка схематически изображена на рис. 1.

Рис. 1

Между полюсами электромагнита находится прямолинейный отрезок проводника ВС. Проводник ВС вращается вокруг оси AD. На расстоянии L₁ от оси вращения находится чаша S, которую нагружают гирями P. Вес чаши и проводника уравнивается с другой стороны грузом G, поэтому вся система к прохождению тока по проводнику находится в равновесии. Силу тока в электромагните определяют амперметром А₁, а силу тока в проводнике - амперметром А₂. Реостаты R₁ и _R2 служат для регулирования тока в требуемых пределах в обмотке электромагнита и проводнике ВС соответственно.

Указания по выполнению работы:

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и включить ее с разрешения преподавателя.

2. Установить с помощью реостата R₁ ток I₁ в катушке электромагнита по указаниям преподавателя.

3. Нагрузить чашу S гирями m по указанию преподавателя.

4. Замкнуть ключ K₂ и с помощью реостата R₂ доказать силу тока I₂ в рамке до величины, при которой система уравновесится. Записать в таблицу значения величин I₁, I₂ и m.

5. Не изменяя ток I₁, повторить опыты еще 2 раза с гирями другой массы и значение m и I₂ записать в таблицу.

6. Провести аналогичные измерения для других значений тока I₁ в катушке электромагнита и результаты внести в таблицу (5 -7 значений).

7. Для каждого измерения вычислить величину В по формуле (4) (значения длин L₁, L₂ и l данные на рабочем месте). Результаты занести в таблицу.

8. Для каждого значения силы тока I₁ вычислить среднее значение величины магнитной индукции В. Результаты занести в таблицу 1.

9. Построить график <B> = f (I₁).

Таблица 1

Контрольные вопросы:

1. Что называется индукцией магнитного поля, физический смысл этой величины, в каких единицах она измеряется в системе СИ?

2. Дать определение магнитного момента контура с током.

3. Что называется положительной нормали контура с током?

4. Дать определение величины и направления силы Ампера.

5. Какие строение и назначение электромагнита?

6. Почему как материал сердечника электромагнита используется ферромагнетик?

7. В чем заключается градуировка электромагнита?

8. Как определяется индукция магнитного поля электромагнита в этой лабораторной работе?

Скачано с www.znanio.ru