 |
Обоснование метода. Описание установки. Порядок выполнения работы
|
|
|
|
Обоснование метода
Простым методом измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли является метод, основанный на измерении величины магнитного поля катушки с током Вк и угла поворота 
магнитной стрелки под действием на нее двух полей Вг и Вк. Действительно, если в центре катушки из нескольких витков радиуса r, расположенных вертикально в плоскости магнитного меридиана, поместить магнитную стрелку, то она также расположится по магнитному меридиану. Если по катушке пропустить ток I, то в ней возникнет магнитное поле Вк, направленное перпендикулярно к плоскости катушки и, следовательно, к Вг (рис. 3). Под действием этих двух полей стрелка установится но направлению равнодействующей индукции Вр. На рисунке 3 NS − направление магнитного меридиана Земли, а и с − сечения витка катушки горизонтальной плоскостью. В точке а ток идет «на нас» и направление Вккатушки определено по правилу буравчика. Из рисунка 3 видно, что
. (1)
Индукция магнитного поля в центре кругового контура с током рассчитывается по формуле, полученной на основе закона Био-Савара-Лапласа:
(2)
где n − число витков катушки,
| R |
| Т-Г |
| пn |
| Рис. 4. Лабораторный стенд № 7 |
| mA |
Из формул (1) и (2) следует, что
(3)
Таким образом, измеряя угол поворота стрелки и ток в контуре, можно рассчитать горизонтальную составляющую магнитного поля Земли.
Описание установки
Установка для выполнения данной работы смонтирована на основе схемы изображенной на рис. 3 в виде стенда (рис. 4). Стенд включает в себя тангенс-гальванометр 1, миллиамперметр 2, ручку потенциометра 3, переключатель полярности 4. Источник питания 5 смонтирован внутри стенда.
|
|
|
Тангенс-гальванометр 1 состоит из плоской вертикальной катушки, в центре которой строго горизонтально установлена буссоль, имеющая магнитную стрелку и лимб (круглая шкала, разбитая делениями на 360°). В плоскости, перпендикулярной плоскости катушки, с одной стороны буссоли имеется призма полного отражения и лупа для наблюдения делений лимба. На диаметрально противоположной стороне укреплена стойка с тонкой нитью, которая также видна через окуляр − лупу. Отсчет по прибору − это деление лимба, которое совпадает в окуляре с нитью.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений:
Таблица 1
| № опыта | φ, ˚ | I1, А | I2, А | Iср, A | Вг, Тл | Δ Вг, Тл | ЕВг, % |
| Ср. | ----- | ------ | ------ | ------ |
2. Поворачивая подставку тангенс-гальванометра 1, установите витки его катушки в плоскости магнитного меридиана (визирная нить буссоли должна совпадать с делением 270°). Следует иметь в виду, что в железобетонном здании магнитное поле Земли сильно искажено и поэтому его величина и направление магнитного меридиана могут несколько отличаться от их действительного значения и направления.
3. Установите ручку потенциометра 3 в крайнее положение, вращая её против хода часовой стрелки.
4. Включите вилку питания установки в сеть и переведите тумблер выключения питания в положение «включено».
5. Переключателем 4 включите ток в катушке. Изменяя его величину потенциометром 3, добейтесь поворота стрелки на угол = 45°.
6. Запишите значение силы тока I1, измеренное миллиамперметром 2 в таблицу 1.
|
|
|
7. Переключателем 4 установите другое направление тока в катушке и, изменяя его величину потенциометром 3, добейтесь отклонения стрелки на 45° в другую сторону.
8. Измерьте величину силы тока I2 и значение занесите в таблицу 1.
9. Повторите опыт согласно п. п. 3-8 для = 30° и = 60°.
|
|
|
