Фізика. Електромагнетизм (стр. 1 )

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет механізації Кафедра

сільського господарства фізики

ФІЗИКА

Електромагнетизм

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

для студентів денної форми навчання за спеціальностями: 6.092100 – “Сільськогосподарське будівництво”; 6.070900 – “Землевпорядкування”; 6.091900 – “Механізація сільського господарства”, „Енергетика сільськогосподарського виробництва”; 6.130100 – “Агрономія”, „Плодоовочівництво і виноградарство”; 6.070800 – „Екологія та охорона навколишнього середовища”

Львів 2006

Рекомендовано до друку

методичною радою Львівського державного аграрного університету

Протокол № від

Укладачі: , ,

Рецензент к. т.н. доц.

Редактор:

Коректор:

© Львівський державний аграрний університет, 2006

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 57

ВИВЧЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СКЛАДОВОЇ НАПРУЖЕНОСТІ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ

Мета роботи: освоєння методики вимірювання горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі.

Прилади та матеріали: 1) тангенс-гальванометр; 2) реостат з ковзним контактом (1 А, 25 Ом); 3) двополюсний перемикач; 4) джерело постійного струму для живлення обмотки тангенс-гальванометра; 5) амперметр; 6) однополюсний ключ; 7) набір провідників.

Загальні відомості

Горизонтальна складова напруженості магнітного поля Землі – це величина горизонтальної складової проекції вектора магнітної напруженості земного магнетизму даної точки місцевості.

Для визначення горизонтальної складової земного магнетизму використовують магнітометр Гаусса, електромагнітометр, а також спеціальний гальванометр – тангенс–гальванометр (іноді тангенс-бусоль). Тангенс–гальванометр (рис. 1)являє собою вертикально встановлену круглу рамку, на яку намотані декілька витків ізольованого дроту. У центрі цієї рамки (тобто в центрі витків) поміщена маленька магнітна стрілка 2, вільно підвішена на вертикальній осі. Досягти вертикальності осі можна за допомогою трьох встановлювальних гвинтів приладу 3. Отже, магнітна стрілка тангенс–гальванометра розміщена в горизонтальній площині.

Рис. 1.

При вимірюванні струму гальванометром площину його витків розміщують у площині магнітного меридіана Землі; вектор горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі в цих умовах направлений перпендикулярно до вектора напруженості магнітного поля струму у витках приладу. Таке розміщення гальванометра забезпечує йому найбільшу чутливість.

При одночасній дії магнітного поля вимірюваного струму і горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі магнітна стрілка тангенс–гальванометра відхиляється на деякий кут, що визначається співвідношенням (рис. 2):

Рис. 2.

. (1.1)

Напруженість магнітного поля в центрі кругового струму згідно з законом Біо – Савара (система СІ):

, (1.2)

де - сила струму, виміряна в амперах; - число витків колового струму; - радіус витка колового струму, м.

Підставляючи значення з формули (1.1) у співвідношення (1.2), дістанемо:

. (1.3)

За формулою (1.3) і визначають горизонтальну складову напруженості земного магнетизму.

Розв’язавши останнє співвідношення відносно , одержимо

. (1.4)

Оскільки для даної точки місцевості є величиною сталою, і - сталими даного гальванометра, то величину

називають сталою тангенс–гальванометра.

Як видно з формули (1.4), тангенс кута відхилення стрілки приладу прямо пропорційний силі струму в ньому. Саме тому прилад називається тангенс–гальванометром.

Хід роботи

1.  За допомогою встановлювальних гвинтів встановлюють тангенс–гальванометр так, щоб площина колового струму збігалася з площиною магнітного меридіана, тобто, щоб магнітна стрілка в ньому оберталася строго в горизонтальній площині.

2.  Складають електричне коло за схемою на рис. 3.

Рис. 3.

3.  Реостатом встановлюють струм 0,1 А. Визначають кут відхилення магнітної стрілки, що відповідає даному значенню струму, пропускаючи струм то в одному, то в іншому напрямі.

Зміна напряму колового струму в тангенс–гальванометрі викликає відхилення його магнітної стрілки в різні боки від положення рівноваги. Із відхилення стрілки вправо і вліво беруть середнє значення, чим підвищують точність відліку кута відхилення стрілки .

4.  Вимірюють кут при різних значеннях струму (0,1 А; 0,2 А; 0,3 А; і т. д.) і за даними досліду визначають горизонтальну складову напруженості магнітного поля Землі.

5.  Знаючи , легко знайти за формулою (1.4) і сталу даного тангенс-гальванометра. (Число витків обмотки тангенс-гальванометра і середній радіус її витків указані в технічному паспорті приладу). Результати вимірювання занести у табл. 1.

Таблиця 1.

№ піп	, А				, м
1 2 3 . . .

6.  Провести статистичну обробку результатів вимірювання.

Контрольні питання

1.  Пояснити принцип дії тангенс-гальванометра.

2.  Сформулювати закон Біо – Савара – Лапласа.

3.  Вивести формулу напруженості магнітного поля в центрі колового витка.

Бібліографічний список

1.  Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик курс фізики.-К.: Техніка, 2001.-Т.2.-С. 270-274.

2.  Трофимова физики. - М.: Высш. шк., 1985.-С.164-170.

3.  Грабовский физики. - М., Высш. шк.. 1980.-С. 344-357.

4.  Савельев общей курс физики. - М.: Наука, 1973. Т.2.-С. 124-135.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 58

ВИВЧЕННЯ ЛІЧИЛЬНИКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

Мета роботи: дослідження роботи лічильника.

Прилади та матеріали: 1) однофазний лічильник типу СО – И446 або СО – 2М; 2) вольтметр на 150 – 300 В; 3) амперметр на 2,5 – 5 А; 4) ламповий реостат; 5) регулятор напруги; 6) секундомір.

Загальні відомості

У колах змінного струму в основному застосовуються лічильники індукційної системи. Індукційний лічильник (рис. 4) складається з двох електромагнітів 4, 5, між полюсами яких розміщено алюмінієвий диск 3, насаджений на вертикальну вісь 2. Один з електромагнітів 5 має обмотку з товстого ізольованого дроту, яка є обмоткою струму і підключається в коло послідовно з навантаженням.

Рис. 4.

Другий електромагніт 4 має обмотку з тонкого ізольованого дроту (обмотка напруги), що вмикається в коло паралельно навантаженню. Змінний струм, проходячи по обмотці струму, створює магнітний потік , а проходячи по обмотці напруги, – магнітний потік . Змінні магнітні потоки і збуджують вихрові індукційні струми і в алюмінієвому диску. При взаємодії магнітного потоку із струмом , магнітного потоку із струмом алюмінієвий диск під дією результуючого обертального моменту починає обертатися: