Раздвижной соленоид и разборный гальванометр

Раздвижной соленоид состоит из трех катушек одинаковой высоты, например около 25 см каждая, но немного различных диаметров, например 5 см, 4,8 см и 4,6 см, для того чтобы можно было одну катушку вставлять в другую. Обмотка каждой катушки делается в один слой изолированным проводом 0 «0,5 мм. Концы обмоток должны быть достаточно длинные, чтобы была возможность по-разному соединять катушки между собой. На катушках указать направление обмотки так, чтобы это было видно всем учащимся класса.

С помощью описанного раздвижного соленоида и магнитной стрелки можно доказать, что напряженность магнитного поля соленоида прямо пропорциональна числу ампер-витков на сантиметр.

Для этого магнитную стрелку надо поместить вблизи конца соленоида так, чтобы она была перпендикулярна к оси соленоида. Практически неизменный угол отклонения стрелки покажет, что напряженность поля вблизи конца соленоида при одной и той же величине тока будет приблизительно одинакова, если соленоид будет состоять из одной, двух или трех катушек, расположенных вплотную друг за другом при обтекании их током в одном направлении.

Далее, вставляя две, а затем три катушки друг в друга, показываем, что напряженность магнитного поля увеличивается при обтекании катушек в одном направлении. Чтобы получить напряженность поля такую же, как при одной катушке, надо ток соответственно уменьшить в два или три раза. Наоборот, для того чтобы получить отклонение магнитной стрелки при одной катушке такое же, как при двух или трех, надо ток в катушке соответственно увеличить в два или три раза.

С помощью раздвижного соленоида можно непосредственно проверить зависимость напряженности магнитного поля от числа ампер-витков на сантиметр. Такую проверку можно предложить учащимся в качестве лабораторной работы, в которой измерять напряженность магнитного поля надо достаточно чувствительными весами, например описанными выше.

Вставив одну катушку в другую так, чтобы ток обтекал их в противоположных направлениях (бифилярная обмотка), легко убедиться при помощи магнитной стрелки, что магнитное поле при таком расположении катушек отсутствует.

Раздвижной соленоид можно использовать также в опытах по электромагнитной индукции при демонстрации зависимости э.д.с. индукции от числа витков катушки. В этом случае все три катушки соленоида соединяют последовательно и замыкают на гальванометр, причем катушки размещают по возможности дальше друг от друга. Приближая (или удаляя) магнит к одной из катушек и наблюдая за стрелкой гальванометра, убеждаются в возникновении индукционного тока. Вставив две, а затем и все три катушки друг в друга, наблюдают, что при одинаковом направлении обмоток катушек и при таком же, как и прежде, приближении или удалении магнита отброс стрелки гальванометра возрастет соответственно в два и три раза.

Во всех опытах соленоид надо ставить на деревянную подставку.

Разборный гальванометр. Деревянная подставка 1 имеет столик 2 с вырезом посередине, на который кладут постоянный подковообразный магнит 3. Между полюсами магнита помещается рамка 4, сделанная из плотной бумаги, на которую намотано около 50 витков тонкой изолированной проволоки Один

конец обмотки соединяют с тонкой проволочкой 5, на которой подвешена рамка. Другой конец обмотки соединяют с такой же проволочкой, свернутой в спираль 6, а нижний конец последней закрепляют на деревянной подставке. Верхний конец проволочки, на которой удерживается рамка, припаивают к металлическому стержню 7, проходящему сквозь втулку 8. Стержень зажимается винтом. Втулку укрепляют на верхнем бруске подставки (рис. 45).

Перпендикулярно плоскости витков к рамке приклеивают стрелку, вырезанную из плотной цветной бумаги.

Шкала 9 из плотной бумаги, изогнутая по дуге окружности, кнопками прикрепляется к столику.

Поворотом металлического стержня легко добиться, чтобы стрелка стояла против середины шкалы при отсутствии тока в гальванометре. Шкала гальванометра может быть проградуирована.

Разборный гальванометр демонстрируют при объяснении принципа устройства гальванометра магнитоэлектрической системы. Его можно использовать в лабораторных работах по измерению сопротивления мостиком Уитстона, по градуировке гальванометра и т. п.