2

300

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

przewodnik może być wyznaczona jako całka z wyrażenia (38.3) obliczona po całej długości przewodnika:

(38.4)

Rys. 38.1. Kierunek indukcji pola magnetycznego B wytworzonej przez kołowy przewód z prądem w jego środku

*

Jeżeli obwód składa się z N przewodów kołowych, których rozmiary można zaniedbać w stosunku do R, to wypadkowa indukcja magnetyczna jest równa:

(38.5)

Obecność pola magnetycznego można wykazać za pomocą igły magnetycznej, która ustawia się zgodnie z kierunkiem pola. Jeżeli rozpatrywane poprzednio uzwojenie kołowe ustawione jest pionowo i w jego środku zawieszona jest igła magnetyczna, mająca swobodę obrotu w płaszczyźnie poziomej, to podczas przepływu prądu przez uzwojenie ustawia się ona prostopadle do płaszczyzny uzwojenia. Wytworzone przez obwód kołowy przewodnika z prądem pole magnetyczne jest więc prostopadłe do płaszczyzny obwodu kołowego, a jego zwrot można określić regułą śruby prawoskrętnej.

Jeżeli jednocześnie igła magnetyczna poddana zostaje działaniu jeszcze jednego poziomego pola magnetycznego, np. składowej poziomej pola magnetycznego Ziemi Bp które ma kierunek odmienny od kierunku pola magnetycznego wytworzonego przez uzwojenie, wówczas igła ustawi się wzdłuż linii sił pola wypadkowego.

W celu porównania obu pól, wspomniane pola ustawia się prostopadle względem siebie. Igła ustawia się wówczas wzdłuż przekątnej prostokąta, którego boki są wektorami tych pól (rys. 38.2).

Rys. 38.2. Suma wektorowa B„ pól B i B,

Znając indukcję pola magnetycznego B wytworzonego przez uzwojenie kołowe i odczytując kąt a,jaki tworzy igła z kierunkiem pola B,, można wyznaczyć wartość indukcji pola B.:

B=—    (38.6)

Iga

Przyrządem, który umożliwia porównanie indukcji tych dwóch pól magnetycznych jest busola stycznych albo busola tangensów.

38.2. Opis układu pomiarowego

Jeżeli płaszczyzna uzwojenia busoli stycznych leży w płaszczyźnie ziemskiego południka magnetycznego, to kierunek pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w uzwojeniu jest prostopadły do kierunku ziemskiego pola magnetycznego.

W płaszczyźnie pionowej nawiniętych jest kołowo i umieszczonych blisko siebie n zwojów przewodnika o średnim promieniu uzwojeń R. Informacja o dokładnej wartości n i R umieszczona jest przy zestawie. W środku uzwojenia znajduje się igła magnetyczna, pod którą umieszczona jest pozioma podziałka kątowa, na której można odczytywać kąt a, jaki tworzy wskazówka z płaszczyzną uzwojenia.

Rys. 38.3. Schemat układu pomiarowego: Z - zasilacz, V - uzwojenie busoli stycznych

38.3. Przeprowadzenie pomiarów

*    1. Przyrządy wykorzystywane do pomiarów: busolę, zasilacz, amperomierz należy

połączyć według schematu na rysunku 38.3.

*    2. Ustawić uzwojenie busoli U w płaszczyźnie południka magnetycznego, tzn. w jed

nej płaszczyźnie z igłą magnetyczną. Najlepiej jest przyłożyć linijkę i sprawdzić, czy oś igły jest równoległa do linijki. Obrócić podziałkę tak, aby igła znajdowała się nad podziałką w położeniu 0°.

3. Stolik podstawy busoli stycznych ustawić w płaszczyźnie poziomej. Ustawić poziomicę na podstawie i regulować śrubami tak, aby przy układaniu poziomicy wzdłuż i w poprzek podstawy położenie jej było dokładnie poziome.