آزمایش اورستد
هدف آزمایش: بررسی و مشاهده اثرات سیم حامل جریان.
وسایل آزمایش: سیستم آزمایش اورستد، منبع تغذيه AC-DC (سلكتور 2پله، )، قطب نما، رئوستا 20 اهمي، فن خنك كننده، براده آهن، پک کامل پرتهای آزمایشگاهی با نری 4 میلیمتری.
تئوری آزمایش
سال های بسیاری الکتریسیته و مغناطیس به عنوان دو نیروی کاملا متفاوت با سرمنشاهای جداگانه در فیزیک شناخته می شدند، درواقع فیزیکدانان به درستی پی برده بودند که منشأ میدان های الکتریکی بارهای الکتریکی هستند ولی درباره منشا میدان های مغناطیسی چیز زیادی نمی دانستند.
در سال 1819 میلادی فیزیکدان دانمارکی، اورستد، به طور اتفاقی مشاهده نمود هنگام باز و بستن کلید یک مدار جریان، عقربه مغناطیسی که در آن حوالی بود منحرف می شود او پس از آزمایش های فراوان توانست نشان دهد که سیم های حامل جریان می توانند میدان های مغناطیسی تولید کنند. میدان تولید شده در اطراف سیم راست تنها به جریان عبوری از سیم و فاصله محل اندازهگیری میدان تا سیم بستگی دارد و مقدار آن برابر است با:
که در آن ، و به ترتیب جریان سیم، فاصله از سیم و پذیرفتاری خلا هستند که مقدار آن برابر است با:
جهت این میدان بنابر قاعده دست راست به گونه ایست که چنانچه انگشت شست دست راست را در جهت جریان بگیریم چهار انگشت دست راست جهت میدان را نشان می دهند.
روش آزمایش
منبع تغذیه را به برق وصل کنید و خروجی های آن را به سیم اورستد متصل نمایید.
الف) قطب نماها را برروی صفحه سیستم قراردهید و سپس سیستم را روشن کنید. راستای قطب نماها چه تغییری می کند؟ چرا؟سیستم را خاموش کرده و جای فیش های تغذیه را باهم تعویض نمایید و دوباره سیستم را روشن کنید. این بارچه تغییری در قطب نماها مشاهده می کنید؟ آیا جهت نشان داده شده با حالت قبل متفاوت است؟ چرا؟
ب) مقداری براده آهن را برروی صفحه بریزید، به آرامی به صفحه ضربه بزنید تا براده ها تحت تاثیر میدان جابجا شوند. چه مشاهده می کنید؟ علت را توضیح دهید.
سعی کنید با توجه به مشاهدات خود شکل تقریبی میدان را در اطراف سیم اورستد رسم نمایید.
سیم اورستد را بصورت افقی برروی میز قرار دهید و قطب نما را زیر آن گذاشته و جریان را برقرار سازید. چه اتفاقی رخ می دهد؟
این بار نیز جای فیش های تغذیه را تعویض نمایید و تغییرات قطب نما را مشاهده کنید.