Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.

720. Если не считать недостатком увеличение сопротивления (как в случае, когда внешнее сопротивление значительно превышает внутреннее сопротивление гальванометра или когда нашей единственной задачей является получение поля значительной силы), мы можем сделать величины y и Y постоянными. Тогда мы имеем

G

=

N

Y^2

(x-a)

,

R

=

1

3

N

Y^2y^2

(x^3-a^3)

,

где a - постоянная, определяемая незаполненной областью внутри катушки. В этом случае величина G монотонно растёт с увеличением размеров катушки, и на величину G нет никаких ограничений, за исключением тех, которые связаны с затратами труда и со стоимостью изготовления катушки.

О подвешенных катушках

721. В обычных гальванометрах неподвижная катушка воздействует на подвешенный магнит. Однако если достаточно аккуратно подвесить катушку, то мы можем определять действие магнита или другой катушки на подвешенную катушку по её отклонению от положения равновесия.

Мы не можем, однако, ввести в катушку электрический ток, если нет металлического соединения между клеммами батареи и концами провода катушки. Такое соединение можно осуществить двумя различными способами - при помощи бифилярного подвеса и с помощью двух противоположно направленных проводов.

Бифилярный подвес уже был описан в п. 459 применительно к магнитам. На рис. 54 показано устройство верхней части этого подвеса. В случае катушек обе нити уже не шёлковые, а металлические, и поскольку кручение металлического провода, который в состоянии удерживать катушку и пропускать электрический ток, существенно превышает кручение шёлковой нити, то это следует специально учитывать. В приборах, сконструированных Вебером, этот подвес был доведён до большой степени совершенства.

При другом способе подвешивание осуществляется при помощи одного провода, который присоединяется к одному из концов катушки. Второй конец катушки присоединяется к другому проводу, который вдоль той же вертикальной линии, что и первый провод, опущен вниз в чашку со ртутью, как показано на рис. 56 п. 726. В некоторых случаях удобно прикреплять концы двух проводов к каким-либо предметам, с помощью которых провода можно туго натягивать, следя, однако, чтобы при этом линия проводов проходила через центр тяжести катушки. Устройство такого типа можно использовать, когда ось не направлена вертикально, см. рис. 52.

Рис. 52

722. Подвешенную катушку можно использовать в качестве очень чувствительного гальванометра, так как, увеличивая интенсивность магнитной силы, в поле которой она подвешена, можно значительно увеличить силу, вызываемую протекающим по катушке слабым током, без добавочного увеличения массы катушки. Магнитная сила для этой цели может быть создана с помощью постоянных магнитов или электромагнитов, возбуждаемых дополнительным током; применяя арматуру из мягкого железа, можно сильно сконцентрировать поле вблизи подвешенной катушки. Так, в записывающей аппаратуре сэра У. Томсона, рис. 52, катушка подвешивается между противоположными полюсами электромагнитов N и S, а чтобы сконцентрировать линии магнитной силы на вертикальных сторонах катушки, между полюсами магнитов закрепляется кусок мягкого железа D. Железо, намагничиваясь через индукцию, создаёт в промежутке между ним и двумя магнитами очень мощное поле силы, в котором вертикальные стороны могут свободно перемещаться, так что катушка, даже когда через неё течёт очень слабый ток, находится под действием значительной силы, стремящейся повернуть её вокруг вертикальной оси.

723. Другое применение подвешенной катушки состоит в определении горизонтальной составляющей земного магнетизма путём сравнения с показаниями тангенс-гальванометра.

Катушка подвешивается таким образом, чтобы в устойчивом равновесии её плоскость была параллельна магнитному меридиану. Через катушку пропускается ток , отклоняющий её в новое состояние равновесия, в котором плоскость катушки образует угол с магнитным меридианом. Если подвес является бифилярным, то создающий такое отклонение момент пары сил равен Fsin , и он должен быть равен величине Hg cos , где F - горизонтальная составляющая земного магнетизма, - ток в катушке, g -сумма площадей всех витков катушки. Следовательно,

H

=

F

g

tg

.

Если A - момент инерции катушки относительно оси подвеса, а T - полупериод одиночного колебания, то в отсутствии тока FT^2=^2A и мы получаем

H

=

^2A

T^2g

tg

.

Если через катушку тенгенс-гальванометра проходит тот же самый ток и отклоняет магнит на угол , то

H

=

1

G

tg

,

где G - главная постоянная тангенс-гальванометра, см. п. 710.

Из этих двух уравнений получаем

H

=

T

AG tg

g tg

1/2

,

=

T

A tg tg

Gg

1/2

.

Этот метод был дан Ф. Кольраушем¹

¹Pogg. Ann., CXXXVIII, p. 1-10, Aug. (1869).

724. Сэр Уильям Томсон сконструировал единый прибор, с помощью которого все измерения, необходимые для определения H и , могут быть выполнены одновременно одним и тем же наблюдателем.