VERIFICAREA EXPERIMENTALA A EXPRESIEI FORTEI ELECTROMAGNETICE (FORTA LUI LAPLACE)

VERIFICAREA EXPERIMENTALA A EXPRESIEI FORTEI ELECTROMAGNETICE (FORTA LUI LAPLACE)

Forta lui Laplace este forta care se exercita asupra conductoarelor strabatute de curent, aflate in camp magnetic. Forta electromagnetica F care se manifesta asupra unui conductor de lungime l strabatut de curentul I, situat intr-un camp magnetic de inductie magnetica B (fig.1) are expresia:

F I l B

l este segmentul de conductor orientat in sensul curentului.

Daca conductorul este perpendicular pe directia liniilor de camp magnetic, atunci din (1) rezulta:

F I l B   

In cazul in care intr-un camp magnetic uniform se introduce o parte de lungime l a unei laturi de bobina avand N spire parcurse de curentul de intensitate I, forta electromagnetica ce va actiona asupra acestei portiuni de latura va avea expresia:

F N I l B (3), respectiv, in cazul in care latura bobinei este perpendiculara pe directia campului magnetic, F N I l B

Se imagineaza o metoda de masurare a fortei Laplace cu ajutorul unei forte elastice, bazata pe principiul actiunii si reactiunii. In acest scop, conductorul parcurs de curentul I se presupune suspendat de un resort a carui constanta de elasticitate k este cunoscuta. Forta elastica ce va apare va fi egala si de sens contrar cu forta electromagnetica exercitata asupra segmentului de conductor plasat in camp magnetic.

F k x el

unde x este alungirea resortului sub actiunea fortei deformatoare.

Campul magnetic se poate crea cu ajutorul unei bobine infasurate pe un miez magnetic, miez ce prezinta un intrefier masurabil si in care campul magnetic este plan paralel. Orientarea campului va depinde de sensul curentului prin spirele bobinei.

Verificarea experimentala a expresiei fortei electromagnetice.

3. Schema de lucru si aparate utilizate

Elementele montajului (Fig.2) sunt:

A1,A2 - ampermetre magnetoelectrice; domeniul de masurare 1A

Rh1,Rh2 - reostate metalice cu cursor; 2 x 570 , 1A

S1 - Sursa de tensiune continua tip I 4101;

S2 - Sursa de tensiune continua MULTISTAB 235.

Se realizeaza schema de montaj din fig.2. Se regleaza pozitia laturii inferioare a bobinei mobile B2 in dreptul diviziunii "0" a scalei gradate fixate pe circuitul magnetic in imediata apropiere a intrefierului. Se pozitioneaza cursoarele reostatelor Rh1 si Rh2 la rezistenta maxima. Se pornesc sursele S1 si S2. Se verifica daca asupra bobinei mobile apare o forta de atractie; in caz contrar se inverseaza intre ele bornele b1 sau b2.

Se regleaza prin bobina mobila un curent I de 0,2 A. Pastrand constant acest curent, se variaza curentul I prin bobina fixa B1 din 0,1 in 0,1 A in domeniul (0,1 1) A. Pentru fiecare pereche de valori (I I ) se citeste alungirea resortului x. Se repeta masuratorile pentru valoarea de 0,4 A a lui I . Cu aceste valori se completeaza tabelul 1.

Se calculeaza fortele electromagnetica F si elastica Fel In conditiile metodei propuse, expresia (1) a fortei electromagnetice va capata forma: