磁场计。绘图、说明

磁场计。儿童科学实验室

儿童科学实验室

谁没有见过指南针的磁针在左右摆动数次后，如何定位使其末端准确地指向磁极？地球的磁场迫使它沿着力线排列，从而指示它们的方向。然而，对地球磁场的精确定量测量仍然很难。科学家们乘坐由不可磁化材料制成的特殊船只，驶入公海——那里的地球磁场受周围金属物体或天然矿床影响最小——进行精确测量。然而，无需离开教室，就可以在课堂上大致确定地球磁场强度的值。为此，您需要制作一个由维尔纽斯第七学校的人设计的设备。

（点击放大）

该设备非常简单（见图）。在尺寸为 12,0x16,0 mm 的轻质铝制框架上，安装在低摩擦轴上（只需两根针），缠绕 n=100 匝直径为 0,1 mm 的绝缘线。绕组的末端焊接到两个支架上，固定到框架上并与其隔离。螺旋线的起点焊接到相同的支架上。

春天。框架上牢固地附有一个箭头，在刻度上以度为单位指示框架相对于初始平衡位置的偏离角度。上弹簧的末端焊接到校正臂上，校正臂可以绕安装在支架上的轴旋转。支架附在带有度数刻度的有机玻璃刻度上。当您转动校正器时，弹簧会扭转或松开，因此带有箭头的框架会旋转，从而允许您将箭头设置为零参考角度。该装置的盒子由有机玻璃或其他磁导率接近一致的材料制成。

在开始测量之前，需要建立相对于框架轴线的力矩与其旋转角度之间的定量关系。为此，安装设备时要使箭头和框架的轴线处于水平位置。在距轴一定距离处，例如 10 毫米，在箭头上悬挂一个小负载，例如重 0,01 克的金属丝环。扭矩将等于：

M=F*L=0,000098 H*0,01 m=9,8*10^-7 n*m。让箭头旋转角度A=40°。那么力矩和旋转角度之间的比例系数将等于：

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

要使用磁场，需要组装以下电路（见图）。将毫安表、高阻变阻器、开关和手电筒电池与设备串联。预先用指南针确定磁场线的方向，并在整个实验过程中握住设备，使框架与其平行。将电流打开至 30 mA。从学校物理课程可知，电流为 I、面积为 S 的框架上所受的旋转力 M 的力矩等于：M = B*I*S，其中 B 为磁感应强度。设框架偏差为4°。在这种情况下M=K*4°=2,45*10^-8 n*米/度*4度=9,8*10^-8 n*米。

从这里我们得到磁感应的值：

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

仪器刻度可以在 Tesla 中校准。该装置不仅可以测量地球磁场的磁感应强度，还可以测量永磁体、导体和载流线圈的磁场，

作者：G. Grigenas

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