Магнитоэлектрические весы. Весы Коттона

Коромысло магнитоэлектрических весов можно сделать из двух проволок или из двух металлических ненамагничивающихся полос, скрепленных изолирующими, например деревянными, стержнями (рис. 43). Расстояние между проволоками или полосами должно быть около 5 см. Коромысло снабжается опорными призмами, а также призмами для подвешивания с одной стороны проводника с током, помещенного в магнитное поле, с другой — изолирующего стержня, на который надевают рейтеры для измерения электродинамической силы, действующей на проводник с током. Длина коромысла 30—40 см.

Так как электродинамические силы бывают небольшими, то проводник с током целесообразно заменить рамкой, состоящей, например, из 10 витков. Верхняя часть рамки практически должна находиться вне рассматриваемого магнитного поля.

Если контакты призм с опорными поверхностями, а также призм с подвешенными проводником или рамкой окажутся недостаточными, то параллельно им припаивают тонкие медные проволочные спиральки.

Магнитоэлектрические весы Коттона. Магнитоэлектрические весы Коттона состоят из кривого рычага, вращающегося около оси О, с плечами примерно в 25 см. С одной стороны рычага укрепляется рамка ABCD, состоящая, например, из 10 витков, с другой подвешивается чашка для гирь.

Стороны AB и CD рамки изогнуты по дугам окружностей с центром в точке О и радиусами соответственно 20 см и 25 см. Сторона ВС рамки помещается в магнитное поле, направление которого перпендикулярно к плоскости рамки. Сторона AD рамки практически находится вне магнитного поля, поэтому можно считать, что на эту сторону электродинамические силы не действуют. Остальные стороны испытывают действие электродинамических сил, но вращающий момент относительно оси О дает только сила, действующая на сторону ВС.

Этот момент и уравновешивают с помощью гирек, помещаемых на чашку весов (рис. 44).

Рычаг можно сделать из любого немагнитного материала. Ось О выполняется или в виде призмы, опирающейся острым ребром на опорную поверхность, или в виде цилиндрического стержня с концами, заточенными на конус и помещаемыми в гнезде. В последнем случае, однако, весы, как правило, будут иметь меньшую чувствительность. Чашка весов, как обычно, подвешивается на призме.

Ток к рамке можно подводить различными способами: или через контакты призмы с опорными поверхностями к стержням с гнездами, или через коллекторы, или, наконец, с помощью спиралек, сделанных из мягкой тонкой проволочки и располагаемых около оси О. В первом случае рычаг должен быть из изолирующего материала и вблизи оси О иметь достаточную толщину.

Ось О выполняется в виде двух стальных призм или стержней, вделанных в рычаг, и притом так, чтобы они не имели контакта друг с другом, а острие ребра призм или геометрические оси стержней были расположены на одной прямой линии. Коллекторы делают в виде цилиндров диаметром около 1,5 см из изолирующего материала, например дерева, на которые надевают медные кольца. В цилиндриках делают отверстия так, чтобы они прочно держались на призме или стержне. Оси цилиндриков должны совпадать с осью вращения.

Коллекторы располагаются с разных сторон рычага весов. К медным кольцам коллекторов припаивают концы рамки. Ток подводится к коллекторам с помощью щеток — пучков тонких проволочек. Что касается третьего способа, кстати сказать, наиболее простого в выполнении и наиболее надежного при эксплуатации, то он не требует пояснений. Важно только, чтобы небольшое закручивание мягких тонких проволочек при повороте рычага весов не создавало заметного вращающего момента относительно оси О.

С помощью описанных магнитоэлектрических весов можно проводить демонстрационные опыты по проверке зависимости электродинамической силы от величины тока, измерять индукцию магнитного поля, наблюдать явление магнитного гистерезиса, ставить лабораторные задачи, например по исследованию изменения величины вектора магнитной индукции между полюсными поверхностями электромагнита при изменении тока в его обмотке.