Описание экспериментальной установки. Общий вид экспериментальной установки показан на рис.4

Общий вид экспериментальной установки показан на рис.4.

Рис.4

Рамка с током 1 помещена в магнитное поле, создаваемое катушками Гельмгольца 2, взаимное расположение и подключение которых наилучшим образом обеспечивает однородность поля между ними. Питание катушек и рамки осуществляется блоками питания 3 и 4 и контролируется мультиметрами 5 и 6.

Необходимый ток в катушках Гельмгольца устанавливается с помощью переключателя «POWER», ручки установки напряжения и ручки установки тока (в) на блоке питания 3. Ток рамки устанавливается с помощью ручки блока питания 4. Вращающий момент сил, действующих на рамку с током, определяется с помощью крутильных весов 7, закрепленных на штативе. Нулевое положение крутильных весов следует контролировать перед каждым измерением. При отсутствии вращающего момента «0» указателя по шкале прибора должен соответствовать положению верхней стороны квадратного проволочного подвеса 8 вдоль установочной линейки 9, что можно откорректировать винтом 10.

При прохождении тока через рамку под действием магнитного поля она повернется, закрутив пружину крутильных весов. Чтобы определить закручивающий момент, надо вернуть вернуть рамку в начальное положение с помощью винта 11. При этом стрелка винта покажет на круговой шкале 12 величину момента вращающей силы, действующей на рамку с током (цена деления шкалы 12 – 0,05 Н⋅м). Рамка прикрепляется к подвесу с помощью поворотного устройства с прорезями 13, обеспечивающего положение рамки под различными углами положительной нормали по отношению к направлению магнитного поля катушек Гельмгольца.

Индукция однородного магнитного поля внутри катушек Гельмгольца есть

,

где I – сила тока в катушках Гельмгольца, – некоторый постоянный коэффициент, учитывающий геометрию, число витков и взаимное расположение катушек.

Для круглых рамок, используемых в работе, величина вращающего момента сил рассчитывается по формуле:

(9),

где m – число витков рамки, I_p – сила тока в рамке, d – диаметр рамки, β – угол ориентации нормали рамки по отношению к линиям поля катушек Гельмгольца, с – постоянная установки. Для расчета теоретического момента М_теор (9) используется постоянная с =6,4 н/А²⋅м.