Ток и магнитная стрелка: опыты с приборами Кольбе и бифиляром

Действие тока на магнитную стрелку. Отклонение магнитной стрелки током. Материалы и принадлежности: 1) Магнитная стрелка или компас. 2) Один-два элемента или аккумулятора. 3) Гибкий проводник. 4) Ключ или выключатель. 5) Реостат.

Над магнитной стрелкой, установившейся в плоскости магнитного меридиана, помещают проводник возможно ближе к стрелке (рис. 111).

Рис. 111. Отклонение магнитной стрелки

При пропускании тока через проводник наблюдают отклонение стрелки, стремящейся занять положение, перпендикулярное к проводнику. Опыт обнаруживает также, что направление отклонения северного полюса стрелки зависит от направления тока. На этом опыте проверяют правила Ампера и правой руки (§ 6, 1 и 2).

Для демонстрационных установок лучше вместо магнитной стрелки брать прямой магнит, подвешенный горизонтально на нитке. Концы магнита для обозначения его полюсов следует окрасить красной и синей красками. К концам стрелки приклеивают разноцветные бумажки. Ещё нагляднее воспользоваться магнитной стрелкой на горизонтальной оси (стрелка наклонения), укрепив проводник с тем же наклоном, который имеет стрелка. Если стрелку подвесить на обыкновенном железном штативе, то она расположится вертикально. В этом случае проводник надо натянуть вертикально между двумя лапками (рис. 112).

Рис. 112. Прибор для демонстрации отклонения магнитной стрелки током

Угол отклонения стрелки будет тем значительнее, чем больше сила тока. Однако вполне достаточно одного элемента, чтобы получить заметное отклонение. При пользовании аккумулятором следует включить проводник через реостат, чтобы не вызвать сильного, вредного для батареи, тока. Для опыта нужен ток силой от 0,5 до 2 а.

2. Прибор Кольбе для наблюдения отклонения магнитной стрелки током. Существует целый ряд приборов, служащих для демонстрации отклонения магнитной стрелки.

Наиболее ценен в методическом отношении прибор Кольбе (рис. 113). Он состоит из проводника, укреплённого посредством пробок в стеклянной трубке А. Для указания направления тока к проводнику В припаяны или привязаны остриё и оперение стрелы. Ток от батареи включают так, чтобы он тёк в направлении стрелы. Прибор, держа в руке за стеклянную трубку, подносят к магнитной стрелке и наблюдают её отклонение.

Рис. 113. Прибор Кольбе

3. Отклонение магнитной стрелки жидким проводником. 1) Стеклянная трубка (l = 40 - 60 см; d = 5 - 8 мм) или спираль из трубки. 2) Раствор серной кислоты. 3) Два-три элемента или аккумулятора. 4) Магнитная стрелка.

У стеклянной трубки отгибают концы и наполняют её раствором серной кислоты или медного купороса (рис. 114). В раствор в качестве электродов помещают две угольные палочки или проводники из толстой медной проволоки. Через трубку пропускают возможно более сильный ток и наблюдают отклонение магнитной стрелки.

Рис. 114. Отклонение стрелки жидким проводником

Трубку наполняют раствором кислоты и помещают внутрь магнитную стрелку. Спираль А располагают так, чтобы стрелка, установившись в плоскости меридиана, расположилась перпендикулярно к оси катушки. При включении тока наблюдают отклонение стрелки, доказывающее, что и вокруг жидкого проводника возникает магнитное поле.

Лучше вместо прямой трубки взять стеклянную спираль (рис. 115).

Рис. 115. Стеклянная спираль для обнаруживания магнитного поля вокруг жидкого проводника

4. Бифиляр (астатический проводник). 1) Гибкий проводник (l = 50—100 см). 2) Магнитная стрелка. 3) Один-два элемента или аккумулятора.

Рис. 116. Астатический проводник

Рис. 117. Астатический проводник из шнура

Сначала наблюдают отклонение магнитной стрелки, как и в опыте 1. Затем складывают проводник вдвое (рис. 116) и убеждаются, что отклонение стрелки в этом случае отсутствует. Полезно также показать, что обычный шнур от осветительной проводки является бифиляром (рис. 117). Соединяя концы В и D шнура вместе и включая батарею к концам Л и С, наблюдают отсутствие отклонения стрелки. Если же ток пропускать через один из проводников АВ или CD у или оба вместе, соединив для этого попарно концы А и С, В и D, то магнитная стрелка отклоняется обычным образом.

Сведения об авторе и источнике:

Автор: Д. Д. Галанин, Е. Н. Горячкин, С. Н. Жарков, А. В. Павша, Д. И. Сахаров

Источник: Физический эксперимент в школе, том IV «Электричество»