Báo cáo thí nghiệm: Khảo sát tương tác từ dòng điện | Môn Thí nghiệm vật lý 2 - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58794847 Thứ 4 - tiết 4-5 Phòng A5-402B
Tên sinh viên thực hiện Điểm và lời phê
Nguyễn Trọng Nhân 23119182
Phan Ngọc Tuấn Nguyên 23119178
Phạm Trọng An Nam 23119174 Bài thí nghiệm
KHẢO SÁT TƯƠNG TÁC TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN
NGHIỆM ĐỊNH LUẬT AMPERE VỀ LỰC TỪ I. Mục tiêu:
Sau khi học xong bài này sinh viên có khả năng:
- Về kiến thức: Nêu được phương pháp đo và các bước tiến hành thí nghiệm khảo sát tương tác
từ của dòng điện, nghiệm định luật Ampere về lực từ.
- Về kỹ năng: Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo, tiến hành đúng trình tự thí nghiệm để thu
được số liệu chính xác.
- Về thái độ: Cẩn thận, kiên trì, chính xác, trung thực, khách quan.
II. Báo cáo thí nghiệm:
- Thang đo cực đại của ampere kế điện tử: 𝑚 = 10() , cấp chính xác: =
1% , độ chia nhỏ nhất: = 0,001().
- Độ chia nhỏ nhất của lực kế: ωF = 0,001 - Độ chia nhỏ nhất của thước góc: 1 độ.
2.1 Khảo sát sự phụ thuộc của từ lực vào các đặc trưng của dòng điện và của từ trường:
Bảng 1: Khảo sát sự phụ thuộc của từ lực vào cường độ dòng điện I chạy trong khung dây
(với b = 22,5 mm; n = 100 vòng; α = 90°). I (A) Fo (mN) F’ (mN) F = F’ - Fo (mN) 0,1 10 13 3 0,2 10 17 7 0,3 10 20 10 0,4 10 24 14 0,5 10 29 19 a. Tính sai số của F. ∆ 2 2 max ω F 0,001 2 0,001 2 + + ∆F' = ∆F 3 3 3 3 0 = γ. = 1,8. = 8,485.10−4(N) Mà: F = F' − F ∆ F = 1 ∆ F + − 1 ∆ F 00
= 8,485.10−4 + 8,485.10−4 = 1,697.10−3 (N) 1
b. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ F ~ f(I) và nhận xét đồ thị: lOMoAR cPSD| 58794847
Nhận xét: Từ lực tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện I, khi I tăng thì F cũng tăng.
Bảng 2: Khảo sát sự phụ thuộc của từ lực vào góc α giữa phương của dòng điện và phương
của từ trường (với I = 0,5 (A), n = 100 vòng, b = 22,5 mm). α (độ) Fo (mN) F’ (mN) sin α F =F’-Fo (mN) 90 10 29 1 19 80 10 27 0,985 17 70 10 26 0,939 16 60 10 25 0,866 15 50 10 23 0,766 13
a. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ F ~ f(sin α) và nhận xét đồ thị. Từ đó rút ra mối quan hệ giữa từ
lực và góc giữa phương của dòng điện và phương của từ trường. 2 lOMoAR cPSD| 58794847
Nhận xét: Từ lực tỉ lệ thuận với góc α giữa phương của dòng điện và phương của từ trường, khi sin tăng thì F cũng tăng.
Bảng 3: Khảo sát sự phụ thuộc của từ lực vào độ dài b của các đoạn dòng điện (với I = 0,4A, n = 100 vòng, α = 90°). b (mm) Fo (mN) F’ (mN) F = F’ - Fo (mN) 22,5 10 24 14 42,5 10 50 40
a. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ F ~ f(b) và nhận xét đồ thị. Từ đó rút ra mối quan hệ giữa từ lực
F, cường độ dòng điện I, độ dài đoạn dòng điện l và góc giữa phương của dòng điện và phương
của từ trường α, rồi thiết lập công thức và nghiệm lại định luật Ampere.
Nhận xét: Từ lực tỉ lệ thuận với độ dài b của các đoạn dòng điện, khi b tăng thì F cũng tăng.
Qua đó, ta thấy được F~. . . 𝑆 ℎ à = . . . . 𝑆, trong đó hệ số tỉ lệ k chính là đại lượng đặc trưng
cho từ trường, có giá trị bằng độ lớn của cảm ứng từ .
2.2 Xác định giá trị của vecto của từ trường đã cho: lOMoAR cPSD| 58794847
Theo bảng 1, với α = 90°: I (A) n (vòng) = b(m) F(N) F k = = B nI 0,1 100 0,0225 3.10−3 0,013 0,929 0,2 100 0,0225 7.10−3 0,016 0,467 0,3 100 0,0225 10.10−3 0,015 0,331 0,4 100 0,0225 14.10−3 0,015 0,257 0,5 100 0,0225 19.10−3 0,017 0,211 Trung bình 0,0152 0,439 a. Tính sai số của B. - Các sai số hệ thống: nI
Thay số vào bảng trên, ta được: = 0,439
∆ = . B = 0,439.0,0152 = 6,673.10−3(T)
b. Viết kết quả đo: B = B ± ∆ = (15,2 ± 6,7). 10−3 (T) III. Câu hỏi kiểm tra:
3.1 Cảm ứng từ B là gì?
Cảm ứng từ B là một đại lượng vật lí có hướng tại một điểm trong từ trường, đặc trưng cho đô
mạnh yếu của từ trường. B = 4π. 10−7. I. N R
3.2 Phát biểu định luật Ampere về lực từ.
Lực tương tác giữa hai dòng điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện, vào hình dạng của dây dẫn
có dòng điện và vào khoảng cách giữa hai dây dẫn.