Описание экспериментальной установки
Схема установки показана на рисунке 3.1. Установка содержит две электрические цепи: цепь витка и измерительную цепь.
Ц
епь
витка включает в себя источник тока,
реостат для регулировки силы тока в
цепи, миллиамперметр и ключ К для
замыкания и размыкания цепи. Источник
тока – это лабораторная сеть постоянного
тока с напряжением 12 В. Для включения и
отключения сети на электрическом щитке
есть тумблер «СЕТЬ». Виток, как указывалось
выше, это на самом деле задающая катушка,
содержащая несколько сотен витков
тонкой проволоки. Количество витков N
и их радиус R написаны
на установке.
В измерительную цепь входят пробная катушка и баллистический гальванометр зеркального типа. Схема гальванометра показана на рисунке 3.2. Роль стрелки в нём выполняет зеркальце, которое поворачивается при пропускании через гальванометр электрического тока – чем больше сила тока, тем больше угол поворота зеркальца. На зеркальце падает узкий луч света от источника S. Для того чтобы луч был достаточно тонким, на его пути установлена трубка, называемая «коллиматор». Луч света, попав на зеркальце, отражается и затем попадает на экран со шкалой. В результате в каком-то месте экрана светится «зайчик». Цифры на шкале представляют собой значения угла поворота зеркальца α, то есть то же самое, что и угол поворота стрелки в обычном стрелочном гальванометре.
Для того чтобы можно было измерить расстояние x между плоскостью витка и пробной катушкой, вдоль оси витка закреплена линейка.
П орядок выполнения работы
Часть 1
Убедитесь в том, что электрические цепи в экспериментальной установке собраны правильно.
Заполните таблицу 4.1 с условиями эксперимента. Значения радиуса витка и числа витков в задающей катушке указаны на установке, их погрешности определяются точностью, с которой они заданы. Погрешности прямых измерений (α), (I) и (x) оцените, исходя из класса точности используемых приборов.
Таблица 4.1.
Условия эксперимента
Радиус витка |
Число витков |
Погрешности прямых измерений |
|||
R |
N |
(R) |
(α) |
(I) |
(x) |
см |
|
см |
|
мА |
см |
|
|
|
|
|
|
Включите сеть тумблером, расположенном на электрическом щитке, и замкните ключ К. При этом миллиамперметр должен показать какое-то значение силы тока в витке.
Перемещая движок реостата, установите минимальную силу тока в витке – 10 мА. Запишите значение силы тока в таблицу 4.2 и разомкните ключ К.
Таблица 4.2
Зависимость показания гальванометра от силы тока в витке
Номер замера |
I |
α |
мА |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
… |
|
|
… |
|
|
8 |
|
|
Поместите пробную катушку в центр витка.
Глядя на экран баллистического гальванометра, замкните ключ К. При этом «зайчик» на экране начнёт двигаться. Уловите момент, когда зайчик достигнет максимального отклонения, и запишите в таблицу 4.2 соответствующий этому моменту отсчёт α по шкале на экране гальванометра.
Передвиньте движок реостата так, чтобы сила тока в витке выросла на 10 мА, и запишите значение силы тока в таблицу 4.2. После этого разомкните ключ К.
Проверьте – пробная катушка должна по-прежнему лежать в центре витка. Затем, глядя на экран гальванометра, замкните ключ К и уловите момент, когда «зайчик» на экране достигнет максимального отклонения. Запишите это отклонение α в таблицу 4.2.
Повторите пункты 4.7 – 4.8 ещё 6 раз.