ТОП 10:

Визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля



Землі.

Прилади та приладдя: тангенс-гальванометр, міліамперметр на 25 мА, джерело постійного струму, двополюсний перемикач, масштабна лінійка, реостат на 200 Ом.

Мета роботи: засвоїти один з методів вимірювання напруженості магнітного поля.

 

Коротка теорія та метод вимірювань

 

Земля являє собою величезний магніт, полюси якого розміщені біля географічних полюсів: біля північного географічного – південний магнітний полюс S, а біля південного географічного – північний магнітний полюс N. Силові лінії магнітного поля Землі поблизу екватора спрямовані горизонтально, а біля магнітних полюсів їх напрямок майже вертикальний. В інших точках земної поверхні вони йдуть під деяким кутом до горизонту. Вектор напруженості магнітного поля в довільній точці спрямований по дотичній до силової лінії. Величину проекції напруженості земного магнітного поля Нз на горизонтальну площину називають горизонтальною складовою напруженості магнітного поля Землі Н. Напрямок цієї складової приймається за спрямованість магнітного меридіану, а вертикальна площина, що проходить через нього, називається площиною магнітного меридіану. Ще зовсім недавно вважали, що точне значення величин, що характеризують магнітне поле Землі, необхідне тільки в практиці водіння кораблів. Проте дослідження останніх років довели, що магнітне поле Землі впливає і на живі організми. Тому вміння визначити магнітне поле Землі стає необхідним і при розв’язані практичних задач біологічних наук.

 
 

 
 

 
 

В даній роботі проводиться вимірювання тільки горизонтальної складової напруженості поля Землі із застосуванням тангенс-гальванометра.
       
   
 

Тангенс-гальванометр являє собою плоску вертикальну котушку радіусом r з відомим числом витків n=180. В центрі котушки в горизонтальній площині розміщено компас. Магнітна стрілка компасу у відсутність струму в котушці встановлюється по магнітному меридіану, тому що на неї діє тільки сила магнітного поля Землі. Поворотом котушки навколо вертикальної осі можна добитись суміщення площин котушки і магнітного меридіану. Якщо в цьому положенні котушки пропускати через неї постійний струм, то її магнітне поле, згідно з правилом правого свердлика, буде перпендикулярним до магнітного поля Землі і складеться з ним. Стрілка повернеться на деякий кут α. На магнітну стрілку діє два взаємно перпендикулярних поля, а отже, і дві сили, що відповідні горизонтальній складовій напруженості поля Землі Н та магнітному полю котушки зі струмом НT, як це показано на рис.1. Під дією цих полів магнітна стрілка встановиться за напрямком їх рівнодіючої.

Із рис.1 впливає, що tg α = НT /Н , або

Н = НT / tg α . (1)

Величина напруженості магнітного поля, створюваного в центрі колового витка зі струмом, обчислюється за співвідношенням, яке випливає із закону Біо-Савара-Лапласа: Н/T = I/2 r, де I - сила струму у виткові (ампери); r - радіус витка (метри ) . Котушка має n витків, тому напруженість її поля в n разів більша

НT = H/T n = I n /2 r. (2)

Підставивши значення НT із (2) в (1), одержимо робочу формулу

Н = I n /2r tgα. (3)

Напруженість магнітного поля в системі СІ вимірюється в амперах на метр (А/м).

Порядок виконання роботи:

 

1. Зберіть електричне коло за схемою (рис.2). При цьому тангенс-гальванометр встановлюйте якомога далі від інших приладів та феромагнітних матеріалів, щоб уникнути їх впливу на магнітну стрілку.

2. Повертаючи тангенс-гальванометр, встановіть площину котушки в площині магнітного меридіану. Повертаючи шкалу компасу сумістіть її нульову поділку з північним кінцем полюсу стрілки.

3. Встановіть повзунок потенціометра в положення, що відповідає мінімальній напрузі, яка знімається з нього. Переміщуючи повзунок потенціометра в бік збільшення напруги, підберіть такий струм у котушці, щоб відхилення магнітної стрілки було не менше 10-20˚. Коли стрілка компасу прийде в рівновагу, відлікуйте по шкалі кут відхилення стрілки α1 і запишіть силу струму I.

4. Зберігаючи силу струму I, змініть перемикачем його напрямок на протилежний і виміряйте величину відхилення стрілки в протилежний бік (α2). За кутами α1 і α2 знайдіть середнє значення кута відхилення α.

5 Змініть положення повзунка на потенціометрі в бік збільшення напруги і виміряйте відхилення стрілки при двох збільшених значеннях струму у котушці.

6. Виміряйте міліметровою лінійкою середній радіус витків котушки r.

7. Підставляючи послідовно середні значення α і I в формулу (3), знайдіть три значення Н.

Результати вимірювань і розрахунків подайте в табл.1 і знайдіть похибки вимірювань.

У звіті наведіть зразок розрахунків.

Таблиця 1.

I α1 α2 tg α Hi ΔHi ΔHi2
               
Середні значення      

 

Дайте відповіді на запитання :

1. Які властивості магнітного поля Землі?

2. Які Вам відомі гіпотези про походження магнітного поля Землі?

3. Чому магнітна стрілка тангенс-гальванометра має малі розміри?

4. Чому вимірювання найліпше проводити при кутах відхилення, близьких до 45˚ ?

 

 

Лабораторна робота № 33.







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.173.47.43 (0.004 с.)