Порядок выполнения работы. 1. Установить рабочий ток I (скомпенсировать eN)

1. Установить рабочий ток I (скомпенсировать e_N). При компенсации e_N ключ К ₁ замыкают, переключатель П ставят в положение “К” (контроль). Во всех участках цепи (рис. 5.2) будет течь ток. Рукоятками Р₁ (грубая настройка) и Р₂ (доводка) устанавливают ток в гальванометре I_Г= 0. При этом падение напряжения на участке R¢_ab будет равна e_N,т.е. I R¢_аb= e_{N .}После этого рукоятки Р₁ и Р₂ трогать нельзя.

Ток I , который течет через резистор R (рис. 5.2) , при отсутствии тока в гальванометре будет постоянным и называется рабочим током. Величина его зависит только от eи полного сопротивления контура, по которому течет ток I.

2. Определить e_х.Так как e_хдолжна быть меньше e,а у нас они одного порядка, то e_хнужно подключать не непосредственно к клеммам “X”, а через делитель напряжения. Составить схему такого подключения и внести ее в отчет. Зная, какая часть от e_хбудет измерена, легко подсчитать и все e_х.. При определении e_хнужно переключатель П поставить в положение “И” (измерение). При этом в цепь (см. рис. 5.2) вместо e_Nбудет включен e_х.Нажав кнопку “Грубо”, замкнем цепь гальванометра и по ней будет течь ток.

Рукоятками L₁ и L₂ (они связаны с сопротивлением R) установим ток в гальванометре, равный нулю. Затем вместо кнопки “Грубо” нужно нажать кнопку “Точно” и рукояткой L₂ установить I_r = 0.

Конструктивно потенциометр устроен так, что величина измеряемой ЭДС e_х определяется в mV показаниями шкал, которые расположены под рукоятками L₁ и L₂ (измеряемая ЭДС равна сумме показаний при I_г = 0). Измерять e_х нужно не менее шести раз.

После каждого измерения рукоятками L₁ и L₂ сбиваются показания. Результаты занести в таблицу.

№ изм	ex,i	ex,i – <ex >	(ex,i – <ex >)2
. .
S=			S=
<ex >		ta,n=	d= D=

3. Обработать результаты измерений:

а) найти полуширину доверительного интервала по формуле

,

где DS - среднеквадратичное отклонение; t_a(n) - коэффициент Стьюдента, выбирается в зависимости от надежности a (a£ 0,95) и числа измерений n; k_a- коэффициент Стьюдента при n ®¥, k_a º t_a(¥); d - максимальная погрешность прибора; D - цена деления шкалы прибора ( в данном случае при L₂);

б) найти относительную ошибку;

в) окончательный результат записать в виде

e_х = <e_х> ± De х при a = , e = %.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Определение магнитной индукции

В МЕЖПОЛЮСНОМ ЗАЗОРЕ ПРИБОРА

Магнитоэлектрической системы

Цель работы: ознакомиться с принципом действия измерительного прибора магнитоэлектрической системы, определить величину индукции магнитного поля в межполюсном зазоре прибора, исследовать графически зависимость угла поворота рамки прибора от силы тока в ней.

Приборы: амперметр магнитоэлектрической системы, шкала которого специально для данной работы проградуирована в градусах; два реостата; амперметр или прибор комбинированный типа Ф 4313, Ц 4315, Ц317 для измерения тока, напряжения и сопротивления.

Сведения из теории

Движущиеся заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространства - создают в нем магнитное поле. Наличие магнитного поля проявляется в действии силы на движущиеся в нем заряды (токи).

Если в магнитное поле поместить небольшую свободно ориентирующуюся (поворачивающуюся до тех пор, пока действует вращающий момент) рамку с током, то она установится определенным образом. Следовательно, магнитное поле имеет направленный характер и должно характеризоваться векторной величиной. Эту величину называют индукцией магнитного поля (магнитной индукцией ) и обозначают буквой .

За направление вектора принимают направление положительной нормали (положительная нормаль к плоскости рамки образует правый винт с направлением тока в рамке), установившейся и свободно ориентирующейся небольшой рамки с током.

Согласно гипотезе Ампера, в постоянных магнитах, в частности в магнитной стрелке, круговые “молекулярные токи“ расположены в параллельных плоскостях и направлены в одну сторону. Благодаря этому действие магнитного поля на магнитную стрелку аналогично действию на рамку с током. Поэтому за направление вектора берут также направление, в котором устанавливается северный конец магнитной стрелки, помещенный в данную точку поля.

Сила , действующая на элемент проводника с током I, находящийся в магнитном поле, определяется по закону Ампера

, (6.1)

или в скалярной форме

dF = B I dl sin ( ), (6.2)

здесь - вектор с модулем d l, направленный по току, а и есть индукция магнитного поля в месте, где расположен элемент проводника.

Из формулы (6.2) при sin =1

(6.3)

Следовательно, вектор магнитной индукции численно равен отношению силы, действующей со стороны магнитного поля на элемент проводника с током, к произведению силы тока на длину элемента, если он расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции.

Если индукция в каждой точке поля одинакова, то такое поле называется однородным. В случае однородного магнитного поля и прямого проводника с током, расположенного перпендикулярно линиям индукции, из формулы (6.2) получим

F = B I l.(6.4)

Из формулы (6.4) имеем

,

что позволяет простейшим образом установить единицу измерения магнитной индукции B. В СИмагнитная индукция измеряется в теслах (Тл). Теслаесть индукция такого однородного магнитного поля, в котором на проводник с током в 1 ампер длиной 1 метр, расположенный перпендикулярно линиям индукции, действует сила в 1 ньютон.

Примером практического применения действия магнитного поля на проводник с током служат электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.