Misuratore di campo magnetico. Disegno, descrizione

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Misuratore di campo magnetico. Laboratorio scientifico per bambini

Laboratorio di scienze per bambini

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Chi non ha visto come l'ago magnetico di una bussola, dopo aver oscillato più volte da una parte all'altra, è posizionato in modo tale che le sue estremità puntino esattamente verso i poli magnetici? Questo campo magnetico della Terra la costringe ad allinearsi lungo le sue linee di forza, indicandone così la direzione. Tuttavia, una misurazione quantitativa accurata del campo magnetico terrestre è ancora di difficile accesso. Su navi speciali realizzate con materiali non magnetizzabili, gli scienziati navigano nell'oceano aperto - dove il campo magnetico terrestre è meno distorto dagli oggetti metallici circostanti o dai depositi di minerali naturali - per effettuare misurazioni accurate. Eppure, una determinazione approssimativa del valore della forza del campo magnetico terrestre può essere fatta direttamente in classe, senza lasciare l'aula. Per fare questo, devi realizzare un dispositivo progettato dai ragazzi della scuola n. 7 di Vilnius.

(clicca per ingrandire)

Il dispositivo è abbastanza semplice (vedi immagine). Su un telaio leggero in alluminio di 12,0x16,0 mm, montato su un asse a basso attrito (semplicemente su due aghi), vengono avvolte n=100 spire di filo isolato di diametro 0,1 mm. Le estremità dell'avvolgimento sono saldate a due staffe, fissate al telaio e isolate da esso. Gli inizi dei fili a spirale sono saldati alle stesse staffe.

primavera. Una freccia è fissata rigidamente al telaio, indicando su una scala con divisioni in gradi l'angolo di deviazione del telaio dalla posizione di equilibrio iniziale. L'estremità della molla superiore è saldata al braccio correttore, che può ruotare attorno ad un asse installato nella staffa. La staffa è fissata ad una scala in plexiglass con divisioni in gradi. Quando si gira il correttore, la molla viene attorcigliata o non attorcigliata, grazie alla quale ruota il telaio con la freccia, che consente di impostare la freccia sull'angolo di riferimento zero. Per il dispositivo viene realizzata una scatola in plexiglass o altri materiali la cui permeabilità magnetica è prossima all'unità.

Prima di iniziare le misurazioni, è necessario stabilire una relazione quantitativa tra il momento delle forze rispetto all'asse del telaio e l'angolo di rotazione. Per fare ciò, il dispositivo è installato in modo che la freccia e l'asse del telaio siano in posizione orizzontale. Ad una certa distanza dall'asse, ad esempio 10 mm, alla freccia viene appeso un piccolo carico, ad esempio un anello di filo del peso di 0,01 g. La coppia sarà pari a:

M=F*L=0,000098 H*0,01 m=9,8*10^-7 n*m. Lascia che la freccia ruoti di un angolo A=40°. Allora il coefficiente di proporzionalità tra il momento della forza e l'angolo di rotazione sarà pari a:

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

Per funzionare con un campo magnetico, è necessario assemblare il seguente circuito elettrico (vedi figura). Collegare in serie al dispositivo un milliamperometro, un reostato ad alta resistenza, un interruttore e la batteria di una torcia. Determinare in anticipo la direzione delle linee del campo magnetico con una bussola e tenere il dispositivo durante l'intero esperimento in modo che il telaio sia parallelo ad esse. Attiva la corrente 30 mA. Come noto dal corso di fisica scolastica, il momento delle forze di rotazione M che agiscono su un telaio con corrente I e area S è uguale a: M = B*I*S, dove B è l'induzione magnetica. Lascia che la deviazione del telaio sia 4°. In questo caso M=K*4°=2,45*10^-8 n*m/gradi * 4 gradi=9,8*10^-8 n*m.

Da qui otteniamo il valore dell'induzione magnetica:

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

La scala del dispositivo può essere calibrata in Tesla. Il dispositivo può misurare l’induzione magnetica non solo del campo terrestre, ma anche dei campi dei magneti permanenti, dei conduttori e delle bobine che trasportano corrente,

Autore: G. Grigenas

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