Механика. Электричество (стр. 20 )

1) при неизменных частоте пилообразного тока и ориентации датчика

53

т. е. чем больше амплитуда пилообразного тока в катушках Гельмгольца, тем большая ЭДС индукции должна возникнуть в эталонном датчике;

2) при неизменных амплитуде пилообразного тока и ориентации датчика

т. е. чем больше частота пилообразного тока в катушках Гельмгольца, тем большая ЭДС индукции должна возникнуть в эталонном датчике;

3) при неизменных частоте и амплитуде пилообразного тока

т. е. с увеличением угла между нормалью к сечению катушки и магнитной индукцией ЭДС индукции изменяется прямо пропорционально косинусу угла ;

4) при неизменных частоте и амплитуде пилообразного тока и ориентации датчика ЭДС индукции постоянна.

В лабораторной работе проверяется цепочка зависимостей:

при выбранных и .

В условиях опыта равна напряжению, которое подается на осциллограф, а измеряется напряжение, равное (рис. 5.2,б).

Частота, напряжение, численно равное, угол измеряются в лабораторной работе.

Калибровочный коэффициент можно определить на основе опытных данных, используя расчетную формулу (5.5):

Калибровочный коэффициент можно определить также теоретически, учитывая, что катушки Гельмгольца короткие и рассматривая их как круглые проводники с током. На оси катушек на расстояниях и от них модуль индукции магнитного поля равен сумме индукций магнитного поля катушек:

Эталонный датчик, в котором возникает ЭДС индукции, располагается посередине между катушками, а из-за малости его диаметра можно принять, что он находится в точке на расстояниях Тогда

и для калибровочного коэффициента посередине между катушками получим выражение

54

5.1.2. Порядок выполнения упражнения 1

1) Подготовить установку к работе согласно описанию, прилагаемому к ней.

2) Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, изображенной на рис. 5.3.

Рис. 5.3

3) Установить катушки Гельмгольца на расстоянии 5 см друг от друга.

4) Датчик ДЭ с подставкой установить на поперечные полозья и расположить так, чтобы он находился посередине между катушками Гельмгольца.

5) Поворачивая датчик, добиться, чтобы оси катушек датчика и Гельмгольца совпали.

6) Нажав кнопку «Вкл», включить генератор ГСФ-1.

7) Оттянув кнопку «Сеть», включить осциллограф С1-125.

8) С помощью ручки «Частота» и кнопок множителей «х3», «х10», «х100» на панели генератора выбрать частоту пилообразного сигнала около 300 Гц (частоту высвечивает индикатор).

9) Переключателем «\дел» на канале А осциллографа выбрать цену большого деления 0,5 В\дел.

10) Ручкой «Уровень» на панели генератора выбрать выходной сигнал в пределах = 0,1 … 0,6 В (= 0,1 …0,6 А). Для этого размах пилообразного напряжения на экране осциллографа должен составить 2 … 12 маленьких делений.

11) Переключателем «\дел» на канале Б осциллографа выбрать такую цену большого деления, чтобы число делений между горизонтальными отрезками на экране осциллографа, соответствующими ЭДС и -, было около 10.

12) Умножив число делений между горизонтальными отрезками на выбранную цену деления на канале Б, определить напряжение = 2.

13) Произвести измерения при других четырех амплитудах (напряжениях) в пределах 0,1…0,6 А (0,1…0,6 В); внести полученные значения в табл. 5.1.2 и вычислить значения (= 0,5).

14) Отжав кнопку «Вкл», выключить генератор; нажав кнопку «Сеть», выключить осциллограф.

55

5.1.3. Задания к упражнению 1

(результаты вычислений внести в таблицы 5.1.2, 5.1.3)

1) Используя закон Ома, вычислить максимальную силу пилообразного тока при одном из значений напряжения , приложенного к катушкам Гельмгольца.

2) Учитывая, что вычислить и при всех .

3) Построить график зависимости от .

4) Рассматривая катушки Гельмгольца как круглые проводники с током и используя формулу индукции магнитного поля на оси, получить выражение индукции посередине между катушками

5) По формуле, полученной в задании 4, вычислить при выбранном в задании 1 значении.

6) Используя определение калибровочного коэффициента, показать, что посередине между катушками

7) По формуле , полученной в задании 6, вычислить .

8) Учитывая пилообразную (линейную) зависимость силы тока от времени , получить выражение скорости изменения силы тока через период и частоту пилообразного тока: