Ampero jėgos matavimas

1. Darbo užduotis. Išmatuoti jėgos, kuria vienalytis magnetinis laukas veikia laidą su srove, priklausomybę nuo srovės stiprio bei nuo kampo tarp magnetinės indukcijos ir srovės tekėjimo krypties.
2. Teorinė dalis.

Kiekvieno judančio krūvininko sukurtas elektrinis laukas kinta bėgant laikui, dėl to atsiranda magnetinis laukas. Todėl greičiu judantį krūvininką indukcijos išorinis magnetinis

laukas veikia magnetine jėga – Lorenco jėga:

(1)

kai q – dalelės krūvis. Ši jėga statmena per vektorius ir nubrėžtai plokštumai. Jos kryptį nusakome arba vektorinės sandaugos taisykle, arba kairiosios rankos taisykle.

Indukcijos B vienalyčiame lauke esančiu ilgio ℓ tiesiu laidu tekant I stiprio srovei, kiekvieną kryptingai judantį elektroną veiks Lorenco jėga. Jų atstojamoji F persiduoda laidui. Šią jėgą vadiname Ampero jėga. Jėgos kryptis nusakoma pagal kairiosios rankos taisyklę: jei kairė ranka laikoma taip, kad magnetinės linijos eitų į delną, o ištiesti pirštai rodytų srovės kryptį, tai atlenktas nykštys rodo veikiančios Ampero jėgos kryptį. Jos modulis:

(2)

čia α – kampas tarp srovės tekėjimo ir magnetinės indukcijos krypčių. Ampero jėga yra didžiausia, kai laidas statmenas (α= π/2) indukcijos linijoms. Tuomet magnetinė indukcija lygi

(3)

Iš šios formulės nusakome magnetinės indukcijos prasmę ir jos vienetą teslą (T). Magnetinė indukcija skaitine verte lygi jėgai, su kuria vienalytis magnetinis laukas veikia 1 m ilgio tiesaus laido atkarpą, kuri statmena magnetinės indukcijos linijoms, kai ja teka 1 A stiprio elektros srovė.

F′ priklausomybę nuo kampo α gauname didžiausią išmatuotą jėgos vertę Fmax daugindami iš atitinkamos sinα vertės:

(4)

čia α – kampas tarp srovės tekėjimo ir magnetinės indukcijos krypčių.

3. Aparatūra ir darbo metodas. Darbo aparatūros schema pavaizduota paveiksle:

Artimą vienalyčiam magnetinį lauką kuria ant staliuko 1 esantis pasaginis magnetas 2. Prie nuolatinės srovės šaltinio 3 prijungtas stačiakampis laidus rėmelis 4. Jis pritvirtintas prie jėgos jutiklio 5.