Лабораторная работа "Действие магнитного поля на проводник с током"
Теоретический материал. Опыты показывают, что магнитное поле постоянного магнита действует на магнитную стрелку. В то же время обнаружено, что электрический ток создает вокруг проводника магнитное поле, которое также действует на магнитную стрелку. На основании этих экспериментальных фактов можно предположить, что магнитное поле постоянного магнита может оказывать действие на проводник с током. Направление движения проводника (рис. 57) зависит от направления тока в нем и от расположения полюсов магнита. Для установления направления действия силы со стороны магнитного поля на проводник с током пользуются правилом левой руки: левую руку располагают так, чтобы силовые линии магнитного поля входили перпендикулярно в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводнике, тогда отогнутый в плоскости ладони большой палец укажет направление силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током.
Рис. 57
Явление взаимодействия проводника с током с магнитным полем магнита (электромагнита) проявляется в работе всевозможных электродвигателей. Для примера рассмотрим устройство и действие коллекторного электродвигателя (рис. 58). Он состоит из: статора 1 — постоянного магнита, якоря 2 — электромагнита, выводы обмотки которого припаяны к коллекторным пластинам 3. Для подачи тока от источника 5 к коллектору служат щетки 4.
Рис. 58
При замыкании цепи якорь поворачивается, плоскость обмотки становится перпендикулярно силовым линиям магнитного поля статора. В этот момент ток в обмотке якоря отсутствует. Однако благодаря инерции тела якоря он проскакивает это положение, и щетки вновь касаются коллекторных пластин. Ток опять течет по обмотке якоря в том же направлении, и двигатель продолжает работать. На явлении взаимодействия магнита 1 и катушки с током 2 работает динамический громкоговоритель (рис. 59), где катушка, связанная с диффузором 3, помещается в зазор кольцевого магнита (рис. 60).
Рис. 59
Цель работы: наблюдение и объяснение движения проводника с током в магнитном поле. Приборы и материалы: адаптер, магнит дугообразный, контурные катушки из комплекта для сборки детекторного радиоприемника, ключ замыкания цепи, провода соединительные, штатив, электродвигатель.
Рис. 60
Указания к работе: 1. Перед проведением опыта подвесьте к лапке штатива проводник и через ключ присоедините к источнику тока (см. рис. 57). 2. К катушке, подключенной к источнику тока, взамен проводника поднесите дугообразный магнит. Замкните цепь и наблюдайте за движением катушки. 3. Найдите по обозначениям полюсов дугообразного магнита направление магнитных линий поля магнита. Направление тока в катушке устанавливают по обозначениям «+» и «−» на зажимах источника тока. 4. По правилу левой руки определите направление и характер движения катушки. Замкните цепь и определите правильность своего предположения на опыте. 5. Определите основные части микроэлектродвигателя и их расположение. 6. Подайте на зажимы электродвигателя напряжение с адаптера, начиная с самого низкого. Следите за изменением числа оборотов с увеличением напряжения питания. 7. Осуществите реверсирование, т. е. изменение направления вращения якоря двигателя. 8. Периодически замыкайте и размыкайте электрическую цепь громкоговорителя и следите за колебаниями диффузора. Объясните его поведение.
