Физика. Электромагнетизм. Лабораторная работа № 2-15 «Измерение силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле»
Измерение силы Ампера: руководство к лабораторной работе
Данное учебное пособие, разработанное С.А. Бондаревой, представляет собой руководство к лабораторной работе № 2-15 по физике, посвященной изучению электромагнетизма. Работа направлена на экспериментальную проверку закона Ампера и определение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Пособие предназначено для студентов бакалавриата и специалитета, обучающихся по широкому спектру направлений подготовки в НИТУ "МИСиС".
Теоретические основы
В теоретическом введении рассматриваются фундаментальные понятия электромагнетизма. Особое внимание уделяется закону Био – Савара – Лапласа, описывающему магнитную индукцию, создаваемую элементом проводника с током. Объясняется принцип суперпозиции для расчета магнитного поля. Далее рассматривается магнитное поле соленоида, его характеристики и формула для расчета магнитной индукции внутри. Описывается устройство экспериментальной установки, в которой магнитное поле создается катушками с током, намотанными на U-образный сердечник, обеспечивающим однородность поля. Важным аспектом является описание силы Лоренца, действующей на движущиеся заряды в магнитном поле, включая ее направление и модуль. Подробно излагается закон Ампера, определяющий силу, действующую на проводник с током в магнитном поле. Приводится формула для расчета силы Ампера и объясняется правило левой руки для определения направления силы. В работе подчеркивается, что в данной экспериментальной установке результирующая сила Ампера определяется силой, действующей на нижнюю горизонтальную сторону рамки с током.
Описание эксперимента и методика проведения
В разделе, посвященном экспериментальной установке, представлен ее общий вид, включающий электромагнит, датчик силы, рамку с током и другие компоненты. Приводится таблица с техническими данными приборов, включая их абсолютные приборные погрешности. Подробно описан порядок выполнения работы, включающий запуск программы измерений, настройку измерительных блоков для силы и тока, а также выбор каналов для записи данных. Представлены два основных эксперимента: измерение зависимости силы Ампера от силы тока через рамку и измерение зависимости силы Ампера от силы тока через магнит. Для каждого эксперимента приводится пошаговая инструкция, включающая регулировку параметров установки, снятие показаний и внесение данных в таблицы.
Обработка результатов и контрольные вопросы
В заключительной части пособия описывается обработка результатов эксперимента. Предлагается построить графики зависимости силы Ампера от тока через рамку и тока через магнит. Рекомендовано оценить значение магнитной индукции и длину горизонтальной составляющей рамки на основе графиков. Также необходимо оценить относительную погрешность измерения силы Ампера. В конце пособия представлены контрольные вопросы, направленные на закрепление теоретических знаний, включая вопросы о направлении магнитного поля, силе Лоренца, работе силы Лоренца и силе взаимодействия токов. Приведен библиографический список, содержащий основные источники по теме.
- ВО - Бакалавриат
- 01.03.04: Прикладная математика
- 03.03.02: Прикладная математика и информатика
- 09.03.01: Информатика и вычислительная техника
- 09.03.02: Информационные системы и технологии
- 09.03.03: Прикладная информатика
- 11.03.04: Электроника и наноэлектроника
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
- 20.03.01: Техносферная безопасность
- 22.03.01: Материаловедение и технологии материалов
- 22.03.02: Металлургия
- 27.03.01: Стандартизация и метрология
- 28.03.01: Нанотехнологии и микросистемная техника
- 28.03.03: Наноматериалы
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- 23.05.01: Наземные транспортно-технологические средства
Москва 2021 С.А. Бондарева ФИЗИКА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Лабораторная работа № 2-15 «Измерение силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле» Рекомендовано редакционно-издательским советом университета № 4324 М ИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» ИНСТИТУТ БАЗОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ Кафедра физики
УДК 53 Б81 Р е ц е н з е н т канд. физ.-мат. наук, доцент И.Ф. Уварова Бондарева С.А. Б81 Физика. Электромагнетизм. Лабораторная работа № 2-15 «Измерение силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле» : лаб. работа / С.А. Бондарева. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2021. – 21 с. Пособие содержит описание лабораторной работы по разделу «Электромагнетизм», поставленной на базе современного оборудования фирмы PHYWE. Рассмотрены темы: закон Био – Савара – Лапласа, действие магнитного поля на проводник с током. К работе дано теоретическое введение, описание лабораторной установки и методические указания по выполнению. Предназначено для студентов, обучающихся в бакалавриате и специалитете по направлениям подготовки 13.03.02, 22.03.02, 15.03.02, 20.03.01, 27.03.01, 22.03.01, 03.03.02, 11.03.04, 28.03.01, 28.03.03, 01.03.04, 09.03.01, 09.03.02, 09.03.03, 21.05.04, 23.05.01. УДК 53 С.А. Бондарева, 2021 НИТУ «МИСиС», 2021
Содержание Лабораторная работа № 2-15 «Измерение силы Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1 Цель работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Теоретическое введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 Описание экспериментальной установки . . . . . . . . . . . . . 10 4 Порядок выполнения работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5 Обработка результатов эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Похожие