Thực hành đo cảm ứng từ bằng cân dòng điện

Đoạn dây có $L = 5{,}0\,\text{cm}$ trong từ trường nam châm, nam châm đặt trên cân. Khi dòng điện $I$ tăng, số chỉ cân tăng thêm $\Delta m$ (lấy $g = 9{,}8\,\text{m/s}^2$):

$I$ (A)	$0{,}5$	$1{,}0$	$1{,}5$	$2{,}0$	$2{,}5$
$\Delta m$ (g)	$0{,}13$	$0{,}26$	$0{,}38$	$0{,}51$	$0{,}64$

Tính $B$ từng lần, giá trị trung bình, sai số và viết kết quả.

Giải. $B_i=\dfrac{\Delta m_i\cdot10^{-3}\cdot9{,}8}{I_i\cdot0{,}05}$:

$I$ (A)	$B_i$ (T)
$0{,}5$	$0{,}0510$
$1{,}0$	$0{,}0510$
$1{,}5$	$0{,}0497$
$2{,}0$	$0{,}0500$
$2{,}5$	$0{,}0502$

Trung bình $\bar B\approx0{,}0503\,\text{T}$. Độ lệch chuẩn mẫu $s\approx0{,}0006\,\text{T}$ (khoảng $1{,}2\%$). Kết quả: $B=(0{,}0503\pm0{,}0006)\,\text{T}$.

Với bảng ở ví dụ 1, tìm $B$ từ hệ số góc đường thẳng $\Delta m$–$I$ qua gốc.

Giải. Hệ số góc khớp nhất qua gốc $k\approx0{,}256\,\text{g/A}=2{,}56\cdot10^{-4}\,\text{kg/A}$. $B=\dfrac{kg}{L}=\dfrac{2{,}56\cdot10^{-4}\cdot9{,}8}{0{,}05}\approx0{,}0501\,\text{T}$, khớp với cách 1 ($0{,}0503\,\text{T}$).

Với $L = 4{,}0\,\text{cm}$, $I = 2{,}0\,\text{A}$ cân tăng $0{,}41\,\text{g}$. Tính $B$ ($g=9{,}8\,\text{m/s}^2$). Sai số của cân $\pm0{,}01\,\text{g}$ gây sai số tỉ đối bao nhiêu?

Giải. $B=\dfrac{0{,}41\cdot10^{-3}\cdot9{,}8}{2{,}0\cdot0{,}04}\approx0{,}0502\,\text{T}$. Sai số tỉ đối do cân $\dfrac{0{,}01}{0{,}41}\approx2{,}4\%$, nên $\Delta B\approx0{,}0012\,\text{T}$.

Với $B=0{,}050\,\text{T}$, $L=5{,}0\,\text{cm}$, $I=3{,}0\,\text{A}$ ($g=9{,}8\,\text{m/s}^2$), cân sẽ tăng bao nhiêu gam?

Giải. $F=BIL=0{,}050\cdot3{,}0\cdot0{,}05=7{,}5\cdot10^{-3}\,\text{N}$; $\Delta m=\dfrac{F}{g}=\dfrac{7{,}5\cdot10^{-3}}{9{,}8}\approx7{,}65\cdot10^{-4}\,\text{kg}=0{,}77\,\text{g}$.