磁場計。図面、説明

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磁場計。子ども科学実験室

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コンパスの磁針が左右に数回振られ、その端が正確に磁極を指すように設定される様子を見たことがない人はいないでしょうか。この地球の磁場により地球は力線に沿って整列し、その方向を示します。しかし、地球磁場の正確な定量的測定は、今日に至るまでまだ実現できていません。科学者たちは、非磁性材料で作られた特別な船に乗り、正確な測定を行うために、周囲の金属物体や天然鉱石の堆積による地球の磁場の歪みが最も少ない外洋に航海します。それでも、地球の磁場の強さのおおよその決定は、教室を離れることなく、レッスン中に行うことができます。これを行うには、ビリニュス市の第 7 校の生徒たちが設計したデバイスを作成する必要があります。

（クリックして拡大）

この装置は非常に単純です (図を参照)。 12,0x16,0 mm のアルミニウム製の軽量フレームに、低摩擦の軸 (単に 100 本の針) に取り付けられ、直径 0,1 mm の絶縁ワイヤが n = XNUMX ターン巻かれます。巻線の端はフレームに固定された XNUMX つのブラケットにはんだ付けされており、フレームから絶縁されています。スパイラルの始まり

スプリング。矢印がフレームにしっかりと取り付けられており、初期の平衡位置からのフレームの偏角を度単位のスケールで示します。上部スプリングの端は補正リード線にはんだ付けされており、ブラケットに取り付けられた軸の周りを回転できます。ブラケットは度単位のプレキシガラス製スケールに取り付けられています。補正器を回すと、バネがねじれたりねじれが解けたりして、矢印の付いたフレームが回転し、矢印を基準角度のゼロに設定できます。このデバイスのボックスは、透磁率が XNUMX に近いプレキシガラスまたはその他の材料で作られています。

測定を開始する前に、フレームの軸に対する力のモーメントとその回転角度との間の定量的な関係を確立する必要があります。これを行うには、矢印とフレームの軸が水平位置になるようにデバイスを取り付けます。軸からある程度の距離 (たとえば 10 mm) で、小さな負荷 (たとえば、重さ 0,01 g のワイヤーの輪) を矢印に掛けます。トルクは次のようになります。

M=F*L=0,000098 H*0,01 m=9,8*10^-7 ん*ん。矢印を角度 A=40° で回転させます。この場合、力のモーメントと回転角の間の比例係数は次のようになります。

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

磁場を扱うには、次の電気回路を組み立てる必要があります (図を参照)。デバイスと直列に、ミリ電流計、高抵抗加減抵抗器、スイッチ、懐中電灯のバッテリーを接続します。磁力線の方向をコンパスで事前に決定し、実験中はフレームが磁力線と平行になるようにデバイスを保持します。 30mAの電流をオンにします。学校の物理学の授業で知られているように、電流 I と面積 S のフレームに作用する回転力のモーメント M は、M = B * I * S に等しくなります。ここで、B は磁気誘導です。フレーム偏差を 4° とします。同時に、M \u4d K * 2,45° \u10d XNUMX * XNUMX^-8 n * m / 度 * 4 度 \u9,8d 10 * XNUMX^-8 n*m。

ここから、磁気誘導の値を取得します。

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

機器のスケールはテスラ単位で目盛りを付けることができます。このデバイスは、地球の磁場だけでなく、永久磁石、導体、電流が流れるコイルの磁場の磁気誘導も測定できます。

著者: G. グリゲナス

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