2535

Измерение магнитного момента полосового постоянного магнита при использовании компаса, линейки и секундомера

Лабораторная работа

Физика

Подвесим полосовой постоянный магнит на очень тонкой нити в некотором магнитном поле. Поле создается каким – либо устройством или Землей, (в лабораторной установке используется магнитное поле Земли с индукцией B0).

Русский

2013-01-06

119.27 KB

32 чел.

Дата       Фамилия       Группа

 

Лабораторная работа №36

I.Название работы:

Измерение магнитного момента полосового постоянного магнита при использовании компаса, линейки и секундомера.

Цель работы:

Измерение магнитного момента полосового постоянного магнита

II.Краткое теоретическое обоснование:

Подвесим полосовой постоянный магнит на очень тонкой нити в некотором магнитном поле. Поле создается каким – либо устройством или Землей, (в лабораторной установке используется магнитное поле Земли с индукцией B0). Направление вектора индукции магнитного поля B0 определяем по компасу. Числовое значение его модуля нам может быть неизвестным. Ориентируем полосовой магнит вектора индукции магнитного поля B0 (в условиях эксперимента ориентируем его северным концом к N). Дождемся, пока магнит перестанет колебаться. Затем осторожно отклоним его на малый угол γ, не более нескольких градусов. На магнит станет действовать возвращающий момент M. 

где pm – магнитный момент полосового магнита.

При малых углах γ sin γ = γ. Поэтому из (6.1) получим:

Запишем основное уравнение динамики вращательного движения

где ε – угловое ускорение магнита.

I – момент инерции магнита относительно центра масс

где m – масса магнита (определяется взвешиванием), a – длина магнита, b – ширина магнита (определяется измерениями)

Из уравнений (6.2) и (6.3) получим

Получено линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка. Общее решение уравнения имеет вид

γ = A cos (ωt + α)

Следовательно, движение магнита представляет собой гармоническое колебание с периодом

Момент инерции I определяется по уравнению (6.4), период колебаний магнита можно получить экспериментально. Числовое значение индукции B0 нам неизвестно. Поэтому, для определения магнитного момента pm нужно еще одно уравнение. Найдем его.

Если дополнительное магнитное поле с индукцией B1 создать полосовым магнитом с магнитным моментом pm.

где x – расстояние от центра полосового магнита до оси стрелки компаса.

Подставив это выражение в уравнение (6.8), получим

Из этого уравнения следует, что

Подставив уравнение (6.9) в уравнение (6.7), получим искомый магнитный момент pm.

Из уравнения (6.10) следует, что для определения магнитного момента pm полосового постоянного магнита необходимо вычислить по уравнению (6.4) момент инерции I магнита, период T качания магнита в магнитном поле Земли, угол φ отклонения стрелки компаса от магнитного меридиана.  

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

IV.Измерительные приборы и принадлежности.

  1.  Полосовой постоянный магнит
  2.  Компас
  3.  Секундомер
  4.  Линейка
  5.  Тонкая нить с обоймой для закрепления ее на полосовом магните

V.Результаты измерения.

№ п.п.

Число колебаний, N

Время колебаний t, с

Период T, с

Tср, c

ΔТi , с

ΔТср, с

δТср, %

1

10

41

4,1

4,234

0,134

0,0268

0,63297

2

15

62

4,13

4,234

0,101

0,0201

0,47552

3

20

85

4,25

4,234

0,016

0,0032

0,07558

4

25

108

4,32

4,234

0,086

0,0172

0,40624

5

30

131

4,37

4,234

0,133

0,0265

0,62667

x, м

Направление северного полюса магнита

φ, град

φср, град

Δφ, град

Δφ ср , град

δφср, %

0,57

на восток

2

2,5

0,5

0,5

20

0,57

на запад

3

2,5

0,5

0,5

20

0,57

на восток

3

2,5

0,5

0,5

20

0,57

на запад

2

2,5

0,5

0,5

20

0,57

на восток

3

2,5

0,5

0,5

20

0,57

на запад

2

2,5

0,5

0,5

20

VI. Черновые записи и вычисления.

Tср = (4,1 + 4,13 + 4,25 + 4,25 + 4,37) / 5 = 4,234 [c]

T = 41 / 10 = 4,1       [c]                             ΔТi = | 4,234 − 4,1 | = 0,134 [c]

T = 62 / 15 = 4,13     [c]                             ΔТi = | 4,234 − 4,13 | = 0,101 [c]

T = 85 / 20 = 4,25     [c]                             ΔТi = | 4,234 − 4,25 | = 0,016 [c]

T = 108 / 25 = 4,32   [c]                             ΔТi = | 4,234 − 4,32 | = 0,086 [c]

T = 131 / 30 = 4,37   [c]                             ΔТi = | 4,234 − 4,37 | = 0,133 [c]

ΔТср = 0,134 / 5 = 0,0268 [c]          δТср = ( 0,0268 / 4,234 ) • 100 % = 0,63297

ΔТср = 0,101 / 5 = 0,0201 [c]          δТср = ( 0,0201 / 4,234 ) • 100 % = 0,47552

ΔТср = 0,016 / 5 = 0,0032 [c]          δТср = ( 0,0032 / 4,234 ) • 100 % = 0,07558

ΔТср = 0,086 / 5 = 0,0172 [c]          δТср = ( 0,0172 / 4,234 ) • 100 % = 0,40642

ΔТср = 0,133 / 5 = 0,0265 [c]          δТср = ( 0,0265 / 4,234 ) • 100 % = 0,62667

φср = ( 2 + 3 + 3 + 2 + 3 + 2 ) = 2,5 [град]

Δφ ср = ( 0,5 • 6 ) / 6 = 0,5 [град]

δφср = ( 0,5 / 2,5 ) • 100% = 20 [%]                       Δφ = | 2 − 2,5 | = 0,5 [град]

δφср = ( 0,5 / 2,5 ) • 100% = 20 [%]                       Δφ = | 3 − 2,5 | = 0,5 [град]

δφср = ( 0,5 / 2,5 ) • 100% = 20 [%]                       Δφ = | 3 − 2,5 | = 0,5 [град]

δφср = ( 0,5 / 2,5 ) • 100% = 20 [%]                       Δφ = | 2 − 2,5 | = 0,5 [град]

δφср = ( 0,5 / 2,5 ) • 100% = 20 [%]                       Δφ = | 3 − 2,5 | = 0,5 [град]

δφср = ( 0,5 / 2,5 ) • 100% = 20 [%]                       Δφ = | 2 − 2,5 | = 0,5 [град]

VII. Основные выводы.

Мы измерили магнитный момент полосового постоянного магнита


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61177. РОЗДІЛОВІ ЗНАКИ В РЕЧЕННЯХ З ВІДОКРЕМЛЕНИМИ ОЗНАЧЕННЯМИ 203 KB
  Удосконалити в учнів загальнопізнавальні вміння правильно інтонувати речення з відокремленими й невідокремленими означеннями, пунктуаційні вміння й навички, пов’язані з уживанням розділових знаків у реченнях з відокремленими означеннями
61178. ВІДОКРЕМЛЕНІ ПРИКЛАДКИ 327 KB
  Виділити відокремлені прикладки. Алгоритм характеристики відокремленої прикладки Дослідження-трансформація Подані речення трансформувати так щоб виділені компоненти виступали в ролі відокремленої прикладки. Виділити відокремлені прикладки.
61179. ВІДОКРЕМЛЕНІ ДОДАТКИ. РОЗДІЛОВІ ЗНАКИ В РЕЧЕННЯХ З ВІДОКРЕМЛЕНИМИ ДОДАТКАМИ 217.05 KB
  Поглибити знання восьмикласників про відокремлені члени речення, ознайомити з відокремленими додатками, їх місцем у реченні; формувати загальнопізнавальні вміння знаходити в тексті відокремлені додатки, аналізувати їх, правильно інтонувати речення з відокремленими додатками
61180. ВІДОКРЕМЛЕНІ ОБСТАВИНИ, СПОСОБИ ЇХ ВИРАЖЕННЯ 131.02 KB
  Поглибити знання восьмикласників про відокремлені члени речення, ознайомити з основними способами морфологічного вираження відокремлених обставин, їх місцем у реченні відповідно до опорного слова; формувати загальнопізнавальні вміння знаходити в тексті відокремлені обставини
61181. РОЗДІЛОВІ ЗНАКИ В РЕЧЕННЯХ З ВІДОКРЕМЛЕНИМИ ОБСТАВИНАМИ 163.98 KB
  Удосконалити в учнів загальнопізнавальні вміння правильно інтонувати речення з відокремленими обставинами, пунктуаційні вміння й навички, пов’язані з уживанням розділових знаків у реченнях з відокремленими обставинами
61182. ПИСЬМОВИЙ ТВІР-ОПОВІДАННЯ З ОБРАМЛЕННЯМ НА ОСНОВІ ПОЧУТОГО 142 KB
  Довести що висловлювання належить до оповідання. Яку структуру має текст-оповідання Виділити в тексті обрамлення і зясувати яку функцію воно виконує у структурі оповідання. Формування вмінь моделювати твіроповідання з обрамленням Уведення у висловлювання обрамлення Прочитати мовчки текст.
61183. ВІДОКРЕМЛЕНІ УТОЧНЮВАЛЬНІ ЧЛЕНИ РЕЧЕННЯ. РОЗДІЛОВІ ЗНАКИ В РЕЧЕННЯХ З УТОЧНЮВАЛЬНИМИ ЧЛЕНАМИ 403.78 KB
  Поглибити знання восьмикласників про відокремлені члени речення, ознайомити з уточнювальними членами речення, їх основними способами морфологічного вираження, видами та значенням; сформувати загальнопізнавальні вміння знаходити в тексті відокремлені уточнювальні члени
61184. УЗАГАЛЬНЕННЯ Й СИСТЕМАТИЗАЦІЯ З ТЕМИ «ВІДОКРЕМЛЕНІ ЧЛЕНИ РЕЧЕННЯ» 503.5 KB
  Правопис: розділові знаки в реченнях з відокремленими членами. Текст риторичний аспект: використання відокремлених членів речення в усному й писемному мовленні. Яку функцію в реченні виконують відокремлені члени речення.
61185. КОНТРОЛЬНЕ ЧИТАННЯ МОВЧКИ ТЕКСТУ НАУКОВОГО СТИЛЮ 50 KB
  Окремі постанови тодішнього карного права охороняли життя жінки й навіть її честь. Руська Правда захищає майнові права і гідність незаміжньої жінки. Багато уваги присвячує родинним справам і ролі в них жінки Устав Ярослава.