Физические опыты в теме МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКА (стр. 2 из 3)

Н/(А·м) = Тл,

и определяют среднюю величину магнитной индукции между полюсами выбранных для опыта магнитов. Для этого можно воспользоваться, например, данными первого опыта:

l=10 см =0,1 м, I = 8 А, F= 0,009 Н.

Подставив эти данные в формулу, находят:

B = 0,01 Тл.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТОКОВ

Оборудование: 1) ленты из фольги с наконечниками - 2 шт., 2) моток проволочный на подставке, 3) рамка от прибора «Виток в магнитном поле», 4) штатив универсальный, 5) проводники соединительные, 6) штепсельная розетки с вилкой или двухполюсный переключатель демонстрационный.

Взаимодействие токов целесообразно показать в наиболее «чистом» виде, т. е. показать притяжение и отталкивание двух прямых проводников с токами одинакового и противоположного направлений.

1. В опыте для получения надлежащего, эффекта необходимы гибкие и легкие проводники, которые вместе с тем должны выдерживать достаточно сильный ток. В противоречивости этих требований и заключается некоторая трудность проведения опыта.

Хорошие результаты можно получить, если воспользоваться лентами из алюминиевой фольги, идущей на изготовление бумажных конденсаторов. Фольга от рулона, вынутого из коробочки конденсатора, обычно развертывается вместе с приставшей к ней бумагой. Надо, не отслаивая бумаги, отрезать от фольги две узкие ленты шириной 10 мм и длиной 50 см. Слой бумаги между двумя полосками из фольги придаст ленте большую прочность.

Концы каждой ленты заделывают в наконечники (рис. 3), при помощи которых обе ленты зажимают в изолирующих стержнях на универсальном штативе, как показано на рисунке 4. Такая лента выдерживает кратковременный ток до 8 А. Ленты не следует натягивать. Слегка изгибая, их сближают на расстояние 0,5 - 1 см и концы присоединяют к выпрямителю через штепсельную розетку, как показано на рисунке. Вместо штепселя можно воспользоваться двухполюсным переключателем. При включении тока в пределах 5 - 8 А ленты отталкиваются, а при выключении вновь сближаются. Чтобы изменить направление тока в одном из проводников, достаточно штекеры в розетке поменять местами. Теперь токи в проводниках будут иметь одинаковые направления и проводники притянутся друг к другу.

При проведении опыта не следует включать ток на длительное время. Для улучшения видимости можно воспользоваться теневой проекцией.

Иногда в этом опыте ленты соединяют сначала последовательно, а затем параллельно. Этот способ имеет тот недостаток, что при переключении с параллельного соединения на последовательное сила тока в каждом проводнике увеличивается вдвое. В способе, представленном на рисунке 4, соединение проводников в любом случае остается последовательным и величина тока при переключении не изменяется.

Учитывая, что описанный опыт требует тщательной подготовки, а изготовленные надлежащим образом проводники трудно сохранять в целости, можно рекомендовать для этого опыта специальный самодельный прибор для проецирования на экран. Устройство прибора и все необходимые размеры показаны на рисунке 5. Прибор состоит из двух вертикальных планок. из органического стекла, между которыми параллельно расположены почти без натяжения две ленты из алюминиевой фольги. Прибор устанавливают на рейтере проекционного аппарата у самого конденсора и передвижением объектива добиваются получения на экране резкого изображения лент. Достаточно заметное притяжение и отталкивание получается при токе 1 - 2 А.

ОТКЛОНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА

МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Оборудование: 1) электроннолучевая трубка на подставке, 2) кенотронный выпрямитель, 3) катушка от универсального трансформатора на 120 В, 4) две отклоняющие катушки, 5) батарея аккумуляторов, 6) реостат на 40 Ом и 6 А, 7) выключатель демонстрационный, 8) магнит дугообразный, 9) провода соединительные.

Электроннолучевые трубки с магнитным управлением (фокусировкой и отклонением) широко применяются в телевидении для приема изображения. Такие трубки (кинескопы) несколько отличаются от трубок с электростатическим управлением по форме колбы, а главное - более простым устройством электронного прожектора. Фокусировка и отклонение осуществляются магнитными полями катушек, которые надеваются снаружи трубки на ее более узкую часть - горловину.

Сначала демонстрируют отклонение электронного пучка в магнитном поле постоянного магнита.

Для этого включают трубку и получают на экране достаточно яркое светящееся пятно. Затем подносят сбоку трубки дугообразный магнит и наблюдают смещение пятна. Изменяют направление магнитного поля и наблюдают отклонение пятна в противоположную сторону.

При этом полезно предварительно поставить перед учащимися задачу определить, пользуясь правилом левой руки, направление смещения пятна на экране, учитывая, что пучок представляет собой поток электронов.

После этого демонстрируют смещение электронного пучка в магнитном поле отклоняющих катушек с током 1 и 2, которые закрепляют сбоку трубки под винтовые зажимы вертикально (или горизонтально) отклоняющих пластин, как показано на рисунке 6. Фокусирующая катушка 3 при этом отсутствует. Катушки соединяют между собой так, чтобы на концах, обращенных к трубке, образовались противоположные магнитные полюсы (соединяют конец обмотки одной катушки с концом другой или начало с началом). Подключают к катушкам аккумулятор через рубильник и реостат и наблюдают отклонение светящегося пятна на экране при включении тока в катушки.

Изменяя реостатом величину тока, показывают плавное смещение пятна по экрану. Затем меняют направление тока в катушках и демонстрируют отклонение пятна в противоположную сторону.

Заменяют аккумулятор магнитоэлектрической машиной и показывают образование светящейся линии на экране - результат колебательного движения электронного пучка в переменном магнитном поле отклоняющих катушек.

После этого переходят к демонстрации магнитной фокусировки электронного пучка при помощи катушки 3 от универсального трансформатора (рис. 6). Отклоняющие катушки снимают, чтобы они не отвлекали внимание. Для установки катушки вынимают трубку (при отключенном источнике питания) и на боковые панели освободившейся подставки помещают катушку. Снова вставляют трубку в подставку и к катушке присоединяют батарею аккумуляторов через выключатель и реостат.

Подключают кенотронный выпрямитель, и при помощи ручек «яркость» и «фокус» устанавливают на экране размытое (не сфокусированное), но достаточно яркое светящееся пятно. За тем замыкают выключатель и реостатом подбирают необходимую величину тока в катушке (0,4 - 0,5 А). Этим и заканчивается подготовка.

Демонстрацию опыта проводят в такой последовательности. Включают выпрямитель в сеть и наблюдают на экране трубки размытое пятно достаточных размеров.

После этого демонстрируют предварительную магнитную фокусировку путем перемещения катушки с током вдоль горловины трубки. На экране при этом наблюдают заметное изменение размеров пятна.

Затем показывают более точную фокусировку. Оставив катушку в том положении, в котором получалось пятно меньших размеров, изменяют реостатом величину тока в катушке. Наблюдают, как светящееся пятно постепенно сводится в небольшую светящуюся точку.

МОДЕЛЬ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ФЕРРОМАГНЕТИКА

Оборудование: 1) модель строения ферромагнетика, 2) магнит постоянный прямой, 3) проекционный аппарат.

Для объяснения доменной структуры ферромагнетика пользуются небольшим самодельным прибором (рис. 7). Он состоит из рамки с дном из органического стекла и установленными на нем двадцатью остриями. Острия расположены в четыре ряда на расстоянии примерно 15 мм друг от друга. На каждое острие насажен стальной намагниченный цилиндрик с одним закругленным торцом. "Сверху рамка закрыта стеклом, предохраняющим цилиндрики от соскакивания с острия.

С помощью приспособления для горизонтальной диапроекции прибор проецируют на экран и обращают внимание учащихся на случайную самопроизвольную ориентацию магнитиков в приборе. Наблюдаемая картина аналогична воображаемой картине расположения частиц в ферромагнетике.

На рисунке 8, а показан один из случаев возможного расположения цилиндриков. На нем можно заметить группы магнитиков с одинаковой ориентацией. Это вполне соответствует наличию областей самопроизвольного намагничивания (доменов) в ненамагниченном ферромагнетике.

Подводя с двух противоположных сторон модели разноименные полюсы прямых магнитов, заставляют цилиндрики повернуться закругленными концами в одну сторону. В этом случае на экране получится картина, изображающая магнитное насыщение (рис. 8, б).

Если двигать над прибором полюс магнита и этим способом привести магнитики в быстрое вращение, то они вновь образуют по-разному ориентированные группы. Подобно этому происходит размагничивание образца в переменном магнитном поле при ударах, при нагревании.

При выполнении этой модели главное внимание надо обратить на изготовление магнитиков. Их нарезают длиной по 12 мм из стальной проволоки диаметром 5 мм. В середине заготовленного цилиндрика сверлят глухое отверстие диаметром 2 мм, не доходя до конца на 1 - 1,5 мм (рис. 9). Чтобы вершина отверстия для иглы была более узкой, полезно сделать небольшую дополнительную сверловку тонким сверлом (0,5 - 0,8 мм).