1.Цель работы

Определение магнитной индукции магнитного поля постоянного магнита с помощью аналитических весов.

2. Приборы и оборудование

Постоянный магнит, аналитические весы, амперметр, реостат, источник постоянного тока, ключ, соединительные провода.

3.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Согласно закону, установленному Ампером, на элемент проводника с током , помещенный в магнитное поле, действует сила:

,(1)

где - вектор силы, действующей на элемент тока ,

-сила тока в проводнике,

- элемент длины проводника,

- вектор магнитная индукция в месте расположения элемента .

Сила называется силой Ампера. Она направлена, согласно векторному произведению (1), перпендикулярно к плоскости, в которой лежат векторы и так, чтобы вращение от к происходило против часовой стрелки на наименьший угол, если смотреть с конца результирующего вектора . Величину силы Ампера можно вычислить по формуле:

,(2)

где - угол между векторами и .

Направление силы удобно определять с помощью так называемого правила левой руки: если расположить левую руку так, чтобы вектор входил в ладонь, а четыре сложенные вместе пальца были направлены вдоль тока, то отставленный в сторону большой палец укажет направление силы Ампера.

Если проводник с током прямолинейный, а магнитное поле однородно и линии вектора перпендикулярны к проводнику, то формула (2) приобретает вид:

,(3)

Формулой (3) можно воспользоваться для определения магнитной индукции магнитного поля постоянного магнита.

4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Для нахождения силы можно воспользоваться установкой, принципиальная схема которой показана на рис.1

Рис.1

Одна из чашек аналитических весов заменена постоянным магнитом, между полюсами которого помещен прямолинейный проводник длиной , При протекании по проводнику тока на проводник будет действовать сила Ампера. Равная и противоположная сила будет действовать на подковообразный магнит, как бы увеличивая его вес (при протекании тока в одном направлении) или уменьшая (при протекании тока другом направлении). Уравновесив весы, по величине уравновешивающего разновеса можно определить силу Ампера:

(4).

Практически более удобно поместить на чашу весов известный разновес и уравновесить весы регулировкой тока , протекающего по проводнику. Для исключения возможной систематической погрешности тот же разновес помещается на другую чашу весов и снова весы уравновешиваются током , протекающим в другом направлении.

(5)

Сложив (4) и (5), получаем:

(6)

4.2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Аккуратно освободив арретир, проверьте, что аналитические весы находятся в равновесии при отсутствии тока в проводнике (в случае отсутствия равновесия обратитесь к лаборанту).

2. Положите на правую чашу весов разновес , включите источник питания и уравновесьте весы регулировкой протекающего по проводнику тока .

Повторите измерения для разновесов

3.Эти же разновесы , , , последовательно уравновесьте на левой чаше весов регулировкой тока протекающего в обратном направлении по отношению к . Результаты измерений занести в таблицу.

мг	10	20	30	40

4.3 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

По формуле (6) (где ) вычислить для каждого значения , и среднее значение магнитной индукции .

Найти отклонения результатов отдельных измерений от среднего и вычислить абсолютную погрешность результатов измерения.

,

где - коэффициент Стьюдента;

- средняя квадратичная погрешность серии измерений

Записать окончательный результат в виде:

Тл; .

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте закон Ампера.

2. Выведите формулу для вращательного момента, действующего на весы.

3.Почему не учитываются силы, действующие на вертикальные стороны рамки (если они будут находиться в поле магнита)?

Список литературы

И.В.Савельев. ”Курс общей физики“, т.2,М., ”Наука“,2002

№5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЁННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ