Описание экспериментальной установки

Экспериментальная проверка закона Ампера, определяющего силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, осуществляется на установке, общий вид которой представлен на рис. 4. Центральной частью установки являются рычажные весы. На левый край рычага подвешивается в специальном держателе 4 проводник 1. Горизонтальная часть проводника располагается в магнитном зазоре параллельно его длинной стороне. При такой ориентации проводник оказывается перпендикулярным вектору магнитной индукции поля электромагнита, и сила Ампера определяется формулой (9).

Перед началом измерений весы следует уравновесить. Грубая регулировка равновесия осуществляется путем ступенчатого перемещения грузиков 3 (рис. 5) по правому рычагу весов. Соответствующая фиксированному положению грузика масса показана в окошечке этого грузика. Положение равновесия фиксируется по совпадению риски 5 на правом конце рычага и риски 6 на правой стороне станины весов, рис. 5. Точное уравновешивание весов достигается путем медленного вращения рукоятки 1 нониуса. После достижения равновесия записывают показания весов как сумму масс грузиков и отсчета по нониусу. При этом следует заметить, что в дальнейшем эксперименте, как правило, можно ограничиваться записью показаний только узла точной настройки равновесия весов, так как диапазона отсчетов этого устройства достаточно для измерения сил для всех допустимых в данном эксперименте значений силы тока и длин проводников. Так для примера, равновесию весов, рис. 5, при данном положении грузиков, отчет массы по точному устройству соответствует 1,62 г: 1,6 г — отсчет по лимбу плюс 0,02 по шкале нониуса. Цена деления шкалы лимба равна 0,1 г, шкалы нониуса — 0,01 г.

Электрическая часть схемы подготовлена к работе. Вам следует только убедиться в отсутствии нарушений в коммутации всех элементов схемы.

Регулировку силы тока в исследуемом проводнике проводят с помощью рукоятки 16, рис. 4. В процессе эксперимента ток в проводнике можно устанавливать в пределах 0,5–5 А. Величину тока регистрируют по амперметру 12.

Индукцию магнитного поля в зазоре электромагнита изменяют путем регулирования напряжения, подводимого к обмотке электромагнита с помощью ступенчатого переключателя 15, в пределах от 4 до 12 В. Для измерения тока в обмотке электромагнита замыкают цепь электромагнита, переводя ключ 14 в положение 1. Этот ток фиксируют по показаниям миллиамперметра 13 в цепи электромагнита.

Рис. 4. Общий вид экспериментальной установки для измерения силы Ампера. 1 — исследуемый проводник, 2, 3 — полюса электромагнита, 4 — держатель проводника, 5 — устройство для точной настройки равновесия и отсчета показаний весов, 6 — грузик для грубой регулировки равновесия, 7 — шкала правого рычага весов, 8 — соединительные провода, 9 — риска на конце правого рычага, служащая для фиксации момента равновесия весов, 10 — станина весов, 11 — источник питания, 12, 13 — электроизмерительные приборы, 14 — ключ включения-выключения тока в обмотке электромагнита, 15 — рычаг ступенчатой регулировка напряжения на обмотках электромагнита, 16 — рукоятка плавной регулировки тока в проводнике 1