Лабораторная работа № 11 «Наблюдение действие магнитного поля на ток»
(Лабораторная работа - дистанционная выполняется в домашних условиях)
Цель работы: Сформировать представление о магнитном поле и о действии магнитного поля на проводник с током.
Задание:
1. Ответить на вопросы
А. Запишите формулу вектора магнитной индукции для проводника с током
Б. Запишите правило буравчика
В. Запишите формулу закона Ампера
Г. Запишите правило левой руки
Д. Запишите формулу силы Лоренца
2. Решите задачи.
Задача 1. (1 балл) Исследуйте зависимость силы Ампера и вектора индукции магнитного поля от силы тока в цепи и длины проводника. Заполните таблицы. Сделайте вывод.
Установка: К штативу свободно подвешивают прямоугольную рамку, под которой в чашку весов укрепляют постоянный магнит таким образом, чтобы горизонтальная сторона рамки была расположена перпендикулярно линии, соединяющей северный и южный полюс магнита. Весы уравновешивают.
При пропускании тока через рамку силы, действующие на вертикальные стороны рамки, уравновешивают друг друга, а сила, действующая на нижнюю сторону, выводит весы из равновесия. С помощью гирь восстанавливают равновесие весов и таким образом измеряют силу, действующую на проводник с током.
Так как магнит взаимодействует только с рамкой и Землёй, то силу F, действующую на проводник с током со стороны магнитного поля, можно найти как произведение изменения массы m (m находим, уравнивая весы в программе) на ускорение свободного падения g=9,8 м/с².
FA = Fтяж = mg или IBl = mg (sinα =1, так как рамка перпендикулярна линиям индукции магнитного поля, α= 900)
Эксперимент 1. Изменяя ток в проводнике с помощью реостата, найдите качественную зависимость силы, действующей на проводник с током, от силы тока в проводнике. Определите значение магнитной индукции.
U = 12 В g=9,8 м/с².
FA = Fтяж = mg
1) В первом опыте изменяем силу тока, изменяя сопротивление проводника.
Зная R,
U
= 12 В,
найдите
2) Данные масс, при которых весы в равновесии переведите в килограммы.
3) Силу Ампера найти по формуле FA = Fтяж = mg
4) Вектор индукции
магнитного поля найдите по формуле 
,
где длина L =5см.
Из сантиметров перевести в метры.
Подгруппа 1
|
№ |
R,Ом |
I,А |
m, г |
m, кг |
FА,
Н |
B,Тл |
|
1 |
2 |
|
15,3 |
|
|
|
|
2 |
3 |
|
10 |
|
|
|
|
3 |
4 |
|
7,65 |
|
|
|
|
4 |
5 |
|
6,12 |
|
|
|
|
5 |
6 |
|
5,1 |
|
|
|
Подгруппа 2
|
№ |
R,Ом |
I,А |
m, г |
m, кг |
FА, Н |
B,Тл |
|
1 |
5 |
|
6,12 |
|
|
|
|
2 |
6 |
|
5,1 |
|
|
|
|
3 |
7 |
|
4,38 |
|
|
|
|
4 |
8 |
|
3,78 |
|
|
|
|
5 |
4 |
|
7,65 |
|
|
|
Вывод: По результатам эксперимента мы замечаем, что Сила Ампера принимает ____________ (разные, одинаковые) значения, поэтому Сила Ампера ______________ (зависит, не зависит) от тока в проводнике. Вектор индукции магнитного поля В принимает ____________ (разные, одинаковые) значения, поэтому вектор индукции В _____________ (зависит, не зависит) от тока в проводнике.
Эксперимент 2. Изменяя длину проводника с током, найдите зависимость силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля от его длины. Определите значение магнитной индукции.
1) Во втором опыте меняем длину проводника. Весы выходят из положения равновесия, уравновешиваем с помощью гирь.
2) Данные масс, при которых весы в равновесии переведите в килограммы.
3) Силу Ампера найти по формуле FA = Fтяж = mg
4) Вектор индукции
магнитного поля найдите по формуле ,
где L длина. Данные берем из таблицы, из сантиментов перевести в метры.
Подгруппа 1
|
№ |
L,см |
I,А |
m, г |
m, кг |
FА, Н |
B,Тл |
|
1 |
5 |
1,5 |
3,8 |
|
|
|
|
2 |
5,5 |
1,5 |
4,1 |
|
|
|
|
3 |
6 |
1,5 |
4,5 |
|
|
|
|
4 |
6,5 |
1,5 |
4,9 |
|
|
|
|
5 |
7 |
1,5 |
5,3 |
|
|
|
Подгруппа 2
|
№ |
L,см |
I,А |
m, г |
m, кг |
FА, Н |
B,Тл |
|
1 |
6,5 |
1,5 |
4,9 |
|
|
|
|
2 |
7 |
1,5 |
5,3 |
|
|
|
|
3 |
7,5 |
1,5 |
5,6 |
|
|
|
|
4 |
8 |
1,5 |
6 |
|
|
|
|
5 |
8,5 |
1,5 |
6,4 |
|
|
|
Вывод: По результатам эксперимента мы замечаем, что Сила Ампера принимает ____________ (разные, одинаковые) значения, поэтому Сила Ампера ______________ (зависит, не зависит) от длины проводника. Вектор индукции магнитного поля В принимает ____________ (разные, одинаковые) значения, поэтому вектор индукции В ______________ (зависит, не зависит) от длины проводника.
Подгруппа 1
Задача 2 (1 балл). Во сколько раз изменится сила Ампера, действующая на проводник, помещенный в магнитное поле, если не изменяя значения вектора индукции магнитного поля и силы тока, длину проводника увеличить в два раза, а угол α изменить от 600 до 450
Указание: В задаче обязательно делаем рисунок, на котором изображаем направление вектора индукции магнитного поля, силы тока, силы Ампера
Задача 3 (1 балл). Протон в магнитном поле индукцией 0,02 Тл описал окружность радиусом 20 см. Найти скорость протона.
Указание: В задаче обязательно делаем рисунок, на котором изображаем направление вектора индукции магнитного поля, протон, направление вектора скорости, силы Лоренца
Подгруппа 2
Задача 2 (1 балл). Во сколько раз изменится сила Ампера, действующая на проводник, помещенный в магнитное поле, если не изменяя значения вектора индукции магнитного поля и длины проводника, силу тока уменьшить в два раза, а угол α изменить от 300 до 450.
Указание: В задаче обязательно делаем рисунок, на котором изображаем направление вектора индукции магнитного поля, силы тока, силы Ампера
Задача 3 (1 балл). Электрон в магнитном поле индукцией 0,3 Тл описал окружность радиусом R. Определите значение этого радиуса, если скорость электрона 20М м/с.
Указание: В задаче обязательно делаем рисунок, на котором изображаем направление вектора индукции магнитного поля, электрон, направление вектора скорости, силы Лоренца
Критерии оценки
5 баллов – отлично 4 балла – хорошо
3 балла – удовлетворительно 1-2 балла – неудовлетворительно
Методические указания к выполнению оформлению работы
Пример 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.
Пример 2. В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найти индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см
