电流天平(课本实验)

1、實驗實驗4: 電電流天平流天平(課課本本實驗實驗18)目的目的: 測測量二量二載載流流導線間導線間之磁力之磁力 原理原理:一長導線1, 帶定電流I1 = I1z, 產生磁場B1 = 0I1/2r.f (圓柱座標 r, f, z)(磁透常數 0 4 x 10-7 Tm/A)(SI)另一平行長導線2, 帶常電流I2, 相距 r = d, 線段l受磁力 F2 = l1I2 x B1 = 0I1I2l/2dr 二導線載流方向相反時,磁力為排斥力 二導線載流方向相同時,磁力為吸引力 (例) I = I1 = I2 = 1 A, d = 1 m, F/l = 2 x 10-7 N/mSI unit基本物理

2、量: 電流(A)之操作定義(1946)實驗: 利用電流天平(current balance)測磁力靜導線(11): 在固定底座上, 電流I動導線(12): 形成可動框架(8)之一部份, 以刀口(2)架在刀口架(1)上,可自由擺動, 反向電流I受排斥磁力向上傾斜擺動傾斜度控制:-砝碼(13): F = mg-平衡質量(3)-感度質量(6): 控制靈敏度擺動控制:阻尼磁鐵(9): 利用金屬片在磁場中之旋渦電流變熱來消耗擺動動能導線間距離: d0 2 mm擺動週期: 2 s電流天平(current balance)(保護儀器,注意安全)(4-3)直流電源供應器：輸出(max): 30 V (dc),

3、 2 A (dc)輸出模式: CV(等電壓輸出), CC(等電流輸出) 安培計設計: I(max) 5-50 mA伏特計設計: V(max) 2.5-10 V(保護儀器,注意安全)C. 歐姆計1. 因電阻R會產生焦耳熱功率P = I2R, 電流不能太大2. 電阻器(resistor)標示(電阻W及熱功率W) R = a,b,c,d,(e)環 = abc x 10d W e% error 銀(-2), 金(-1), 黑(0), 棕(1), 紅(2), 橙(3), 黃(4), 綠(5), 藍(6), 紫(7), 灰(8), 白(9)兩導線距離d: 用光槓桿(optical level)測量反射鏡(

4、4): 傾斜角q, 到尺距離b,到導線距離a, 雷射光高度D D/b = tan2 2tan (小角度時) = 2(d0/a)d0: 兩導線間隔 d : 兩導線中心距離 d = 2r + d0 (導線半徑r 0) = 2r + aD/2bI = I1 = I2F = mg = 0I2l/2d I2DVD: 電磁感應電磁感應 (Electromagnetic Induction)(The Mechanical Universeand Beyond/MU37)Annenberg/CPB/Faradays law (法拉弟定律)time-dependent magnetic flux (磁通量) FB(t) = surface B.dAinduced electromotive force (emf) (感應電動勢) e e = - dFB/dt (Faradays law of electromagnetic induction)or induce an electric field E (感應電場) closed loop E.dl = e = -(d/dt)surface B.dA Inductor (電感器)(ex) solenoid inductor (螺線管電感器) self-induced emf from current i(t) e