Электрическая схема установки:
ЗАДАНИЕ 1.
Определение баллистической постоянной
установки.
Цель
работы:
научиться измерять баллистическую
постоянную установки.
Баллистическая
постоянная (К5) позволяет определять
величину электрического заряда с помощью
баллистического гальванометра при
протекании в цепи кратковременного
импульса тока. Из теории баллистического
гальванометра известно, что первое
смещение светового указателя по шкале
прибора пропорционально количеству
электричества, протекающего через
гальванометр.
(4)
где:
N1 – первое смещение светового указателя
по шкале прибора. В этой части работы
электрический заряд (q1 возникает в
измерительной катушке (L1) при изменении
магнитного поля соленоида (L). Индукция
магнитного поля в средней части соленоида
(L) согласно (1) определяется соотношением:
(5)
где:
– число витков соленоида на единицу его
длины;
I
– сила тока в соленоиде;
– магнитная
постоянная для воздуха.
При этом измерительную
катушку (L1) пронизывает магнитный поток,
согласно формуле (2):
(6)
где
учтено, что
(используйте правило буравчика).
При
выключении тока в соленоиде (L) магнитный
поток уменьшается от Ф1 до Ф2=0 и в катушке
(L1) индуцируется ЭДС – индукции, а в цепи
баллистического гальванометра возникает
кратковременный ток. Рамка гальванометра,
вместе с укрепленным на ней зеркальцем
поворачивается, что регистрируется как
смещение (N1) светового указателя по
шкале. По закону Фарадея (3) величина
электрического заряда:
(7)
.Сравнивая
формулы (4) и (7) находим баллистическую
постоянную:
Таким
образом, в первом задании производится
градуировка шкалы баллистического
гальванометра по величине электрического
заряда.
Порядок выполнения задания 1
-
Собрать
схему согласно рис. 1, выяснив нахождение
клемм с напряжением -220 В и =80 В на панели
электрического щитка. -
Установить движок
реостата R в положение наибольшего
сопротивления(достаточно установить
его в среднее положение). -
Включить
электропитание установки (с разрешения
преподавателя). -
Подготовить
к работе прибор Щ4313. Убедиться в том,
что соединительные шнуры подключены
к гнездам: mА и *•. Нажаты кнопки – ПИТ.,
* mА, 2000, остальные кнопки должны быть
отжаты. -
Переключатель П1
установить в положение L1 (отжатое
положение).Переключателем П2 замкнуть
цепь соленоида. -
Ключом
К замкнуть электрическую цепь и
установить заданную величину тока I1
указанную на столе, с помощью реостата
R. -
Найти наибольшее
смещение светового указателя гальванометра
N1 при размыкании цепи N1раз и замыкании
цепи N1зам (эти операции производить
ключом К после установления светового
указателя в положение покоя). Убедиться
в равенстве этих значений. -
Определить среднее
значение смещения светового указателя
и по формуле (8) вычислить баллистическую
постоянную Кб. -
Проделать
аналогичные измерения ещё для двух
токов, указанных на столе и вычислить
Kб.ср.. -
Найти среднее
значение Кб.ср.. -
Результаты
представить в форме таблицы:
|
№ п/п |
I, mA |
N1зам. |
N1раз. |
N1ср. |
Кб. |
Кб.ср. |
|
1 |
140 |
41 |
43 |
42 |
1·10-8 |
1·10-8 |
|
2 |
160 |
47 |
47 |
47 |
1·10-8 |
|
|
3 |
180 |
55 |
54 |
54,5 |
1·10-8 |
ЗАДАНИЕ 2.
Исследование магнитного поля между
полюсами электромагнита.
Знание
баллистической постоянной (Кб.ср)
позволяет производить измерение индукции
магнитного поля между полюсами
электромагнита с помощью измерительной
катушки (L2), которая перемещением может
быть установлена по направляющей в
любой точке между плоскими полюсами
электромагнита.
Если
катушка (L2) содержит число витков (n2) и
имеет площадь (S2), то магнитный поток
через ее площадь в поле электромагнита:
При выключении
тока в электромагните электромагнитный
поток измениться до нуля. Согласно
формуле (3) через гальванометр протечет
количество электричества:
(9)
и световой указатель
переместиться на N2 деления шкалы.
Величина этого заряда определяется
формулой:
(10)
Приравнивая
выражения (9) и (10) находим индукцию
магнитного поля в точке расположения
измерительной катушки L2:
(11)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Баллистическую постоянную гальванометра вычисляют по формуле [c.35]
Гальванометры 1 (1-я) — 522 — Баллистическая постоянная 3 — 182 [c.45]
Определение баллистической постоянной. Для определения баллистической постоянной гальванометра пользуются нормальной катушкой или эталоном взаимной индукции в 0,01 гн. Определение производится при помощи баллистической установки (фиг. 82), причём рубильник К1 должен быть включён в нижнее положение. [c.182]
По отбросу гальванометра а вычисляется баллистическая постоянная С [c.182]
Величина, обратная баллистической чувствительности, называется баллистической постоянной [c.177]
Баллистическая постоянная — это то количество электричества в микрокулонах, которое, пройдя через гальванометр, вызовет первое отклонение светового зайчика на 1 мм шкалы, отстоящей от зеркальца на расстоянии 1 м [c.177]
Определение баллистической постоянной гальванометра [c.180]
Определение баллистической постоянной производится при помощи катушки взаимной индуктивности с коэффициентом взаимоиндукции М, равным обычно 0,01 гн. [c.180]
В практике магнитных измерений для построения кривой намагничивания обычно приходится менять сопротивление вторичной цепи гальванометра с помощью внешнего сопротивления (см. рис. 136). Это делается для уменьшения чувствительности гальванометра при измерении больших величин индукций, поэтому удобно определять сразу произведение СЬг, которое называют условной баллистической постоянной [c.180]
Сб — его баллистическая постоянная, к/дел п — шунтовое число. [c.25]
Образцовый конденсатор должен иметь сопротивленце изоляции на 2—3 порядка выше сопротивления образца. Предварительно определяют баллистическую постоянную гальванометра, для чего замыкают накоротко зажимы В и И (высоковольтный и измерительный, рис. 1-6), а зажим 3 отключают от земли. При отключенном гальванометре заряжают конденсатор через градуировочное сопротивление в течение определенного времени т. Выключают напряжение, для чего переключатель ставят в среднее положение, и немедленно разряжают конденсатор на гальванометр (замкнув ключ отмечая его наибольший отброс а. Заряд конденсатора [c.26]
Баллистическая постоянная гальванометра — заряд, прошедший через гальванометр (на одно деление), [c.26]
Обычно постоянную определяют при двух значениях шунтового числа и затем вычисляют среднюю баллистическую постоянную. [c.26]
При определении магнитных характеристик баллистическим методом часто пользуются баллистической постоянной С е, определенной в единицах магнитного потока. Ее выражение легко получить из (2-9) [c.53]
М — образцовая катушка взаимной индуктивности, служащая для определения баллистической постоянной гальванометра [c.137]
При измерении 11а] И ных характеристик баллистическим методом необходимо, как указано выше, знать баллистическую постоянную гальванометра. [c.145]
Баллистическая постоянная С г, определяется обычно с помощью катушки взаимной индуктивности. Чаще всего для этой цели применяется катушка с величиной взаимной индуктивности 0,01 гн. [c.145]
При определении величин начальной дифференциальной и обратимой проницаемостей приходится помещать на образце (тороиде) очень большое число витков измерительной обмотки ffi 2. Это связано с незначительной величиной измеряемых приращений индукции АВ. Большое число витков измерительной обмотки, а следовательно, большая ее индуктивность усложняют определение баллистической постоянной гальванометра a. [c.154]
Если измерительная обмотка образца включена В цепь рамки гальванометра, то при определении баллистической постоянной через обмотку Шг протекает ток, 154 [c.154]
Если удалить потенциалометр из магнитного поля, то возникнет поворот подвижной системы баллистического гальванометра, пропорциональный изменению потока. Отсюда 11п = — (СьО.)1К, где а —показания гальванометра /С=се 5ро — постоянная потенциалометра Съ — баллистическая постоянная гальванометра. Для определения К используют катушку с известным числом витков, в которую вставлен потенциалометр. При этом концы потенциалометра соединяются между собой. Включение или выключение тока в градуировочной катушке вызывает изменение потокосцепления в потенциалометре. [c.309]
АИ)5. Это изменение регистрируется баллистическим гальванометром БГ. Метод определения баллистической постоянной описан выше, значение индукции находят по формуле B — йa pioSw), где Сб — баллистическая постоянная а — отброс гальванометра 5 — площадь нейтрального сечения образца ш — число витков катушки индукции, намотанной на образец. [c.313]
Если удалить потенциалометр из магнитного поля, то возникает отклонение баллитического гальванометра, пропорциональное изменению потока, отсюда (/ jk) а, где а — отброс гальванометра k = ау5 лц, — постоянная потенциалометра — баллистическая постоянная гальванометра. Для определения k используют катушку с известным числом витков, в кото- [c.99]
Баллистический метод. Выше (см. рис. 9.45) была представлена схема баллистической установки. Величину магнитного поля измеряют катушкой Wh, а индукцию — катушкой W , намотанной на нейтральное сечение образца. При изменении намагничиваю-щ,его поля на величину AHi магнитный поток внутри образца изменяется на АФ = (АВ + АН) S. Это изменение регистрируется баллистическим гальванометром. Значение индукции определяют по формуле В == Сба/ 1о5ш, где g — баллистическая постоянная а — отклонение гальванометра 5 — площадь нейтрального сечения образца w — число витков катушки индукции, намотанной на образец. [c.104]
Определение условной баллистической постоянной. Условную баллистическую постоянную С[=СЬг следует определить для всех значений сопротивления Я , при которых проводились измерения (сопротивление остальных участков цепи не меняется), для чего необходимо 1) установить при помощи реостатов в намагничивающей цепи силу тока в первичной обмотке тороида, не превышающую 0,5 а 2) переключатель Яг поставить в положение 2, включив тем самым ток в катушку взаимоиндукции. Замкнуть ключ К и, быстро перебросив переключатель Я, из одного крайнего положения в другое, отметить отклонение зайчика . Повторить подобные измерения при трех значениях силы тока при одном и том же сопротивлении Я 3) вычислить С по формуле (10) и взять ее среднее значение. Подобные измерения повторить для всех значений сопротивления У 4, при которых производились измерения. Сопротивление цепи гальванометра как во время его градуировки, так и при пользовании им для измерений должно быть одинаковым. Поэтому цепь гальванометра при переходе от градуировки к измерению не должна нзме- [c.182]
Из формулы (1) видно, что для вычисления намагниченности насыщения необходимо знать баллистическую постоянную гальванометра С, что связано с проведением дополнительных измерений. Гораздо проще рассчитать величину 4я1 s образца по сравнению с известной величиной Ап1 эталона. В качестве эталона можно взять чистое железо, величина Anlg которого составляет 21 500 гс. [c.197]
Основную роль при определен ни возможности использования баллистического гальванометра для указанной цели играют две его характеристики баллистическая чувствительность 5б (илн баллистическая постоянная Сб) и период собственных свободных колебаний гальванометра Го. Обычно мы не располагаем большим выбором баллистических гальванолметров и речь может идти о выборе образцов и измерительных катушек применительно к данному гальванометру. [c.54]
Постоянная л естких потенциалометров определяется в соленоиде по схеме, показанной на рис. 3-17. Здесь цепь со взаимной индуктивностью М предназначена для определения баллистической постоянной гальванометра С б (см. 4-1,в). [c.93]
Зная напряженность цоля в катушке по ее постоянной и току, а также баллистическую постоянную, легко [c.94]
Измерение постоянной С б на установке, схема которой показана на рис. 4-1, проводят в следующем порядке. При разомкнутом переключателе П ключом /<з включают пepвичнyкJ цепь катушки Л1 и с помощью реостатов / з по амперметру Лз устанавливают ток, величина которого обычно имеет порядок 20—1 ООО ма (катушки взаимной индуктивности на 0,01 гн обычно рассчитаны на величину тока не выше 1 а). Ключом К замыкают цепь баллистического гальванометра и при включении или выключении ключа /(з отмечают величину баллистического отброса а. Баллистическая постоянная Сб в этом случае рассчитывается по формуле [c.145]
q = ò dq = ò – dФ/ R = (Ф1 – Ф2)
/ R , следовательно
0
Ф1
q = D Ф / R ( 7 )
Подставляя это выражение в формулу ( 6 )
, имеем :
D Ф = Аa
Заменяя в этом выражении DФ согласно соотношению (4), получаем зависимость
2ВNкSк / Aa
отсюда
B = (AR / 2NкSк ) .
a = ( C /2 NкSк ) . a, ( 8 )
где
R – сопротивление цепи гальванометра ; C – баллистическая постоянная
установки.
В настоящей установке катушка баллистического гальванометра и
измерительная катушка l2 при всех измерениях соединены
последовательно и сопротивление цепи гальванометра R остается всегда
постоянным. В связи с этим в данной работе вместо A и R удобнее пользоваться
баллистической постоянной установки С, определяемой из (8) с учетом
зависимости (2) как
C = 2BNkSk / a o = 2mоI nоSкNк / aо
( 9 )
где
nо – число витков соленоида на единицу длины, м-1 ;
lо – отброс светового зайчика
по шкале гальванометра, м, когда измерительная катушка помещена в центральной
части соленоида, где магнитное поле однородно.
Определив баллистическую постоянную установки по зависимости (9), рассчитываем
магнитную индукцию по формуле (8) при различных положениях измерительной
катушки в соленоиде.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Определение баллистической постоянной установки.
1.1. Записать данные
установки: no, Nk, dk, определить Sk = pdk2
1.2. Установить измерительную катушку в центре соленоида.
1.3. Включить тумблер К2 , реостатом R1 установить в
цепи соленоида силу тока I в пределах 50 – 150 mA.
1.4. В момент равновесия гальванометра ( при неподвижном зайчике) переключить
коммутатор К1 в противоположное положение , изменяя направление тока
в цепи, и зарегистрировать отклонение светового зайчика aо по шкале
гальванометра.
1.5. Определить С по формуле (9). Опыт повторить три раза при различных
значениях I , взять среднее значение С. Результаты опыта занести в таблицу 1.
2. Исследование магнитного поля соленоида.
2.1. Установить реостатом R1 ток в пределах 50 – 150 mA.
2.2. Поставить измерительную катушку в крайнее левое положение и отметить
расстояние l от конца соленоида.
2.3. Коммутируя ток переключателем К1 , произвести отсчет отклонения
светового зайчика a по шкале гальванометра. Опыт повторить три раза и
взять среднее значение a.
2.4. Перемещая измерительную катушку вдоль оси соленоида аналогичные измерения
произвести через 2 см у концов соленоида и через 4 см в средней его части.
2.5. Вычислить индукцию магнитного поля соленоида в каждой точке по формуле
(8) Все результаты занести в таблицу 2.
2.6. Построить график зависимости В = f(l) .
2.7. Рассчитать погрешность и указать ее на графике.
2.8. Сделать вывод.
Таблица
1
Определение баллистической постоянной установки
|
I,A |
ao,м |
С,Вб/м |
Сср,Вб/м |
DС,Вб/м |
DС /Сср.100% |
Таблица 2
Исследование магнитного поля соленоида
|
l,м |
|
|
a1,м |
|
|
a2,м |
|
|
a3,м |
|
|
aср,м |
|
|
В,Тл |
|
|
D В,Тл |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА
К РАБОТЕ
1. Какова цель работы ?
2. Каков порядок выполнения работы?
3.
Как определяется баллистическая постоянная установки?
4. Как определяется направление и величина магнитной индукции в соленоиде?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ
1. Как определяется магнитная индукция в соленоиде?
2. Какие физические величины используются для описания магнитного поля? Как
они связаны друг с другом?
3. Каков смысл баллистической постоянной гальванометра А?
4. На каком физическом явлении основано выполнение данной работы?
5. Разъясните физическую сущность явления возникновения индукционного тока в
измерительной катушке соленоида.
6. Что понимать под магнитным потоком?
7. Каков смысл баллистической постоянной установки С?
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа , 1985.- 432., ил.
(с.175-188).
2. Зисман Г.А., Тодес О.Д. Курс общей физики. В 2 т. – М.: Наука, 1969.-
ч.2.,
352 с. ( с. 211-233, 251-259).
СОСТАВИТЕЛИ :
Дорошенко Надежда Кузьминична
Татьяна Васильевна Ерилова
Иван Николаевич Воронов
ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА
Методические указания к выполнению лабораторных работ
по курсу “Общая физика”
Утверждены на заседании кафедры физики 15 апреля 1996 года, протокол № 327, и
одобрены методической комиссией
Редактор О.Ф.Шалимова
_______________________________________________________
Подписано в печать 24.06.96
Формат бумаги 60х84 1/ 16
Усл. печ.л. 0,4 Уч.-
изд.л. 0,5 Тираж 100 экз. Заказ 474
______________________________________________________
Сибирская
государственная горно-металлургическая академия. 654053 , г.Новокузнецк,
ул.Кирова, 42.Издательский центр
СибГГМА
