Mesureur de champ magnétique. Dessin, description

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Mesureur de champ magnétique. Laboratoire scientifique pour enfants

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Qui n'a pas vu comment l'aiguille magnétique d'une boussole, balancée plusieurs fois d'un côté à l'autre, est réglée de telle manière que ses extrémités pointent exactement vers les pôles magnétiques ? Ce champ magnétique de la Terre la fait s'aligner le long de ses lignes de force, indiquant ainsi leur direction. Cependant, la mesure quantitative précise du champ magnétique terrestre est encore inaccessible à ce jour. Sur des navires spéciaux faits de matériaux non magnétisables, les scientifiques naviguent en pleine mer - là où le champ magnétique terrestre est le moins déformé par les objets métalliques environnants ou les gisements de minerai naturel - pour effectuer des mesures précises. Et pourtant, une détermination approximative de la force du champ magnétique terrestre peut être faite directement dans la leçon sans quitter la salle de classe. Pour ce faire, vous devez fabriquer un appareil conçu par les gars de l'école numéro 7 de la ville de Vilnius.

(cliquez pour agrandir)

L'appareil est assez simple (voir figure). Sur un cadre léger en aluminium mesurant 12,0x16,0 mm, monté sur un axe à faible frottement (simplement sur deux aiguilles), n = 100 tours de fil isolé de diamètre 0,1 mm sont enroulés. Les extrémités de l'enroulement sont soudées à deux supports fixés sur le châssis et isolés de celui-ci. Les débuts de la spirale

ressorts. Une flèche est fixée de manière rigide au cadre, indiquant sur une échelle avec des divisions en degrés l'angle de déviation du cadre par rapport à la position d'équilibre initiale. L'extrémité du ressort supérieur est soudée au fil du correcteur, qui peut tourner autour de l'axe installé dans le support. Le support est fixé à une échelle en plexiglas avec des divisions en degrés. Lorsque le correcteur est tourné, le ressort est tordu ou détordu, grâce à quoi le cadre avec la flèche est tourné, ce qui vous permet de régler la flèche sur zéro de l'angle de référence. Pour l'appareil, un boîtier est en plexiglas ou autres matériaux dont la perméabilité magnétique est proche de l'unité.

Avant de commencer les mesures, il est nécessaire d'établir une relation quantitative entre le moment des forces par rapport à l'axe du cadre et l'angle de sa rotation. Pour ce faire, l'appareil est installé de manière à ce que la flèche et l'axe du cadre soient en position horizontale. À une certaine distance de l'axe, par exemple 10 mm, une petite charge est accrochée à la flèche, par exemple un anneau de fil pesant 0,01 g. Le couple sera égal à :

M=F*L=0,000098 H*0,01 m=9,8*10^-7 n*m. Faire tourner la flèche à l'angle A=40°. Alors le coefficient de proportionnalité entre le moment des forces et l'angle de rotation sera égal à :

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

Pour travailler avec un champ magnétique, il est nécessaire d'assembler le circuit électrique suivant (voir figure). En série avec l'appareil, connectez un milliampèremètre, un rhéostat à haute résistance, un interrupteur et une batterie d'une lampe de poche. Déterminez à l'avance la direction des lignes de champ magnétique avec une boussole et maintenez l'appareil tout au long de l'expérience de sorte que le cadre leur soit parallèle. Allumez le courant 30mA. Comme on le sait du cours de physique de l'école, le moment des forces de rotation M, agissant sur un cadre avec le courant I et l'aire S, est égal à : M = B * I * S, où B est l'induction magnétique. Laissez l'écart de trame être de 4°. Dans le même temps, M \u4d K * 2,45 ° \u10d XNUMX * XNUMX^-8 n * m / degré * 4 degrés \u9,8d 10 * XNUMX^-8 n*m.

De là, nous obtenons la valeur de l'induction magnétique :

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

L'échelle de l'instrument peut être graduée en Tesla. L'appareil peut mesurer l'induction magnétique non seulement du champ terrestre, mais également des champs des aimants permanents, des conducteurs et des bobines avec courant,

Auteur : G. Grigenas

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