Medidor de campo magnético. Desenho, descrição

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Medidor de campo magnético. Laboratório de Ciências para Crianças

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Quem não viu como a agulha magnética de uma bússola, balançada várias vezes de um lado para o outro, é disposta de tal maneira que suas pontas apontam exatamente para os pólos magnéticos? Este campo magnético da Terra faz com que ela se alinhe ao longo de suas linhas de força, indicando assim sua direção. No entanto, uma medição quantitativa precisa do campo magnético da Terra ainda é inacessível até hoje. Em navios especiais feitos de materiais não magnetizáveis, os cientistas navegam em mar aberto - onde o campo magnético da Terra é menos distorcido por objetos de metal circundantes ou depósitos de minério natural - para fazer medições precisas. E, no entanto, uma determinação aproximada da força do campo magnético da Terra pode ser feita na aula sem sair da sala de aula. Para fazer isso, você precisa fazer um dispositivo projetado pelos caras da escola número 7 da cidade de Vilnius.

(clique para ampliar)

O dispositivo é bastante simples (veja a figura). Sobre uma estrutura leve de alumínio de 12,0x16,0 mm, montada em um eixo de baixo atrito (simplesmente em duas agulhas), são enroladas n = 100 voltas de fio isolado com diâmetro de 0,1 mm. As extremidades do enrolamento são soldadas a dois suportes fixados na estrutura e isolados dela. O começo da espiral

molas. Uma seta está rigidamente presa ao quadro, mostrando em uma escala com divisões em graus o ângulo de desvio do quadro em relação à posição de equilíbrio inicial. A extremidade da mola superior é soldada ao cabo do corretor, que pode girar em torno do eixo instalado no suporte. O suporte é preso a uma escala de plexiglass com divisões de graus. Quando o corretor é girado, a mola é torcida ou não torcida, fazendo com que o quadro com a seta seja girado, o que permite definir a seta para zero do ângulo de referência. Para o dispositivo, uma caixa é feita de plexiglass ou outros materiais cuja permeabilidade magnética é próxima da unidade.

Antes de iniciar as medições, é necessário estabelecer uma relação quantitativa entre o momento das forças em relação ao eixo do quadro e o ângulo de rotação. Para fazer isso, o dispositivo é instalado de forma que a seta e o eixo do quadro fiquem na posição horizontal. A alguma distância do eixo, por exemplo 10 mm, uma pequena carga é pendurada na flecha, por exemplo, um anel de arame pesando 0,01 g. O torque será igual a:

M=F*L=0,000098 H*0,01 m=9,8*10^-7 n*m. Deixe a flecha girar ao mesmo tempo em um ângulo A = 40°. Então o coeficiente de proporcionalidade entre o momento das forças e o ângulo de rotação será igual a:

K \u9,8d M / A \u10d (XNUMX * XNUMX^-7n * m) / (40 graus) \u2,45d 10 * XNUMX^-8 n*m/grau

Para trabalhar com campo magnético é necessário montar o seguinte circuito elétrico (ver figura). Em série com o dispositivo, conecte um miliamperímetro, um reostato de alta resistência, um interruptor e uma bateria de uma lanterna. Determine antecipadamente a direção das linhas do campo magnético com uma bússola e segure o dispositivo durante todo o experimento para que o quadro fique paralelo a elas. Ligue a corrente de 30mA. Como se sabe do curso de física da escola, o momento das forças de rotação M, atuando em um referencial com corrente I e área S, é igual a: M = B * I * S, onde B é a indução magnética. Deixe o desvio do quadro ser de 4°. Ao mesmo tempo, M \u4d K * 2,45 ° \u10d XNUMX * XNUMX^-8 n * m / graus * 4 graus \u9,8d 10 * XNUMX^-8 n*m.

A partir daqui, obtemos o valor da indução magnética:

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

A escala do instrumento pode ser graduada em Tesla. O dispositivo pode medir a indução magnética não apenas do campo terrestre, mas também dos campos de ímãs permanentes, condutores e bobinas com corrente,

Autor: G. Grigenas

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