자기장 측정기. 도면, 설명

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자기장 측정기. 어린이과학실

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좌우로 여러 번 흔드는 나침반의 자기 바늘이 어떻게 그 끝이 자극을 정확히 가리키도록 설정되어 있는지 보지 못한 사람이 있습니까? 지구의 이 자기장은 힘의 선을 따라 일직선이 되도록 하여 방향을 나타냅니다. 그러나 지구 자기장의 정확한 정량적 측정은 오늘날까지도 여전히 접근하기 어렵다. 비자화성 물질로 만들어진 특수 선박을 타고 과학자들은 정확한 측정을 위해 지구 자기장이 주변 금속 물체나 천연 광석 퇴적물에 의해 가장 적게 왜곡되는 탁 트인 바다로 항해합니다. 그러나 지구 자기장의 강도에 대한 대략적인 결정은 교실을 떠나지 않고 수업에서 바로 수행할 수 있습니다. 이렇게하려면 Vilnius시의 7 번 학교에서 온 사람들이 디자인 한 장치를 만들어야합니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

이 장치는 매우 간단합니다(그림 참조). 마찰이 적은 축에 장착된 12,0x16,0mm 크기의 알루미늄으로 만들어진 가벼운 프레임(단순히 바늘 두 개)에 직경 100mm의 절연 전선을 n = 0,1회 감습니다. 권선의 끝은 프레임에 고정되고 분리된 두 개의 브래킷에 납땜됩니다. 나선의 시작

스프링스. 화살표는 프레임에 단단히 부착되어 초기 평형 위치에서 프레임의 편차 각도를 도 단위로 눈금으로 표시합니다. 상부 스프링의 끝은 교정기 리드에 납땜되어 브래킷에 설치된 축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 브래킷은 각도 분할이 있는 플렉시글라스 스케일에 부착됩니다. 교정기를 돌리면 스프링이 꼬이거나 풀리므로 화살표가있는 프레임이 회전하여 화살표를 기준 각도의 XNUMX으로 설정할 수 있습니다. 장치의 경우 상자는 플렉시 유리 또는 자기 투자율이 XNUMX에 가까운 기타 재료로 만들어집니다.

측정을 시작하기 전에 프레임 축에 대한 힘의 순간과 회전 각도 사이의 정량적 관계를 설정해야 합니다. 이를 위해 화살표와 프레임 축이 수평 위치에 있도록 장치가 설치됩니다. 축에서 약간 떨어진 거리(예: 10mm)에 작은 하중(예: 0,01g 무게의 와이어 링)이 화살표에 걸려 토크는 다음과 같습니다.

M=F*L=0,000098 H*0,01 m=9,8*10^-7 n*m. 화살표가 각도 A=40°로 회전하도록 합니다. 그러면 힘의 순간과 회전각 사이의 비례 계수는 다음과 같습니다.

K=M/A=(9,8*10^-7n * m) / (40도) \u2,45d 10 * XNUMX^-8 n*m/도

자기장으로 작업하려면 다음 전기 회로를 조립해야 합니다(그림 참조). 장치와 직렬로 밀리 암미터, 고 저항 가변 저항, 스위치 및 손전등의 배터리를 연결하십시오. 나침반으로 미리 자기장선의 방향을 결정하고 프레임이 자기장과 평행하도록 실험 내내 장치를 잡습니다. 30mA 전류를 켭니다. 학교 물리학 과정에서 알 수 있듯이 전류 I와 영역 S가 있는 프레임에 작용하는 회전력 M의 순간은 다음과 같습니다. M = B * I * S, 여기서 B는 자기 유도입니다. 프레임 편차를 4°로 설정합니다. 동시에 M \u4d K * 2,45 ° \u10d XNUMX * XNUMX^-8 n * m / deg * 4 deg \u9,8d 10 * XNUMX^-8 n*m.

여기에서 자기 유도 값을 얻습니다.

B=M/(I*S*n)=(9,8*10^-8n*m)/(0,03a*1,92*10^-4м²*100)=1,7*10^-4틸.

악기의 규모는 테슬라로 눈금을 매길 수 있습니다. 이 장치는 지구 자기장뿐만 아니라 영구 자석, 도체 및 코일의 자기장을 전류로 측정할 수 있으며,

저자: G. 그리게나스

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