Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
POMIAR INDUKCJI MAGNETYCZNEJ W PRZESTRZENI POMIĘDZY NABIEGUNNIKAMI ELEKTROMAGNESU.
Na ładunek poruszający się w polu magnetycznym działa siła magnetyczna F, którą wyznacza ładunek q, jego prędkość v i indukcja magnetyczna B w punkcie, w którym w danej chwili znajduje się ładunek. Siła ta jest co do wielkości, zgodnie z prawem Lorenza, równa
F = qvBsina, gdzie a jest kątem zawartym między wektorami v i B. Siła magnetyczna jest zawsze skierowana prostopadle do płaszczyzny, w której leżą wektory v i B. Jeżeli ładunek q jest dodatni to kierunek siły pokrywa się z kierunkiem wektora v´B, gdy ładunek q jest ujemny wektory F i v´B są wektorami przeciwnymi. Wynika to ze wzoru wyrażającego wektor siły F = q[ v´B].
Z powyższych wzorów wynika, że wektor indukcji magnetycznej B = F/qv, natomiast wartość bezwzględna B = F/qvsina
Przewodnik z prądem, który jest zbiorem poruszających się ładunków podlega w polu magnetycznym działaniu siły elektromagnetycznej, której wektor określa wzór F = I[l´B], gdzie I jest natężeniem prądu płynącego w przewodniku, l jest długością przewodnika, a B indukcją magnetyczną w miejscu gdzie znajduje się badany odcinek o długości l przewodnika. Zależność ta nazywana jest prawem Ampera. Wartość bezwzględną siły, czyli jej wartość liczbową wyraża wzór: F = I[l´B]sina, gdzie a jest kątem zawartym między wektorami l i B. Kierunek siły elektromagnetycznej jest prostopadły do płaszczyzny, w której leżą wektory l i B.
Z powyższych wzorów wynika, że wektor indukcji magnetycznej B = F/Il, natomiast wartość bezwzględna B = F/Ilsina
Trzecią, bardzo istotną dla wykonywanego przez nas ćwiczenia zależność wyraża prawo Biota- Savarta, które mówi, że pole magnetyczne pochodzące od dowolnego prądu może być obliczone jako wektorowa suma (superpozycja) pól pochodzących od elementarnych odcinków prądu.
dB = m0/4P*I[l´r]/r3
Wartość bezwzględną dB określa wyrażenie: dB = m0/4P*Ilsina/r2, gdzie a jest kątem zawartym między wektorami l i r. Wektor dB skierowany jest prostopadle do płaszczyzny przechodzącej przez l i punkt, w którym pole jest obliczone, w taki sposób, że obrót l w kierunku B związany jest z regułą śruby prawoskrętnej.
Na podstawie każdej z tych zależności można wyznaczyć wektor indukcji magnetycznej B. W wykonywanym przez nas ćwiczeniu do wyznaczenia wektora indukcji magnetycznej będziemy korzystać zarówno z prawa Ampera jak i Biota-Savarta.
OPRACOWANIE WYNIKÓW:
1. Wyznaczamy siłę działającą na przewodnik korzystając ze wzoru F = -kx, gdzie k jest współczynnikiem sprężystości, wyznaczając doświadczalnie ciężar jakiego potrzeba, aby sprężynę wychylić o dany x.
Otrzymane wyniki przedstawiamy w tabeli, a także na wykresie.
Wydłużenie x [m]
masa m [kg]
siła F [N]
0,0007
0,0006
0,0059
0,0013
0,0008
0,0078
0,0018
0,0021
0,0206
0,0020
0,0027
0,0265
0,0033
0,0042
0,0412
0,0036
0,0045
0,0441
Wartość współczynnika k obliczamy z metody najmniejszych kwadratów jako współczynnik nachylenia prostej.
x
y
x*y
x*x
a*x
y-(a*x)=d
d*d
0,0007
0,0059
0,00000413
0,00000049
0,00987
-0,00917
8,40889E-05
0,0013
0,0078
0,00001014
0,00000169
0,01833
-0,01703
0,000290021
0,0018
0,0206
0,00003708
0,00000324
0,02538
-0,02358
0,000556016
0,002
0,0265
0,000053
0,000004
0,0282
-0,0262
0,00068644
0,0033
0,0412
0,00013596
0,00001089
0,04653
-0,04323
0,001868833
0,0036
0,0441
0,00015876
0,00001296
0,05076
-0,04716
0,002224066
0,0127
0,1461
0,00039907
0,00003327
0,17907
5,71E-03
...