Описание установки

В работе измеряется горизонтальная составляющая напряженности Н магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.

Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую вертикальную катушку радиусом R с некоторым числом витков n, намотанных плотно друг к другу. В центре катушки расположен компас. Магнитная стрелка компаса при отсутствии тока в катушке располагается в плоскости меридиана N S, т.е. совпадает с горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Н.

Поворотом тангенс-гальванометра добиваемся, чтобы плоскость катушки совпала с плоскостью магнитного меридиана.

Если в этом положении катушки по ней пропустить ток, то возникает магнитное поле напряженностью H₀ , перпендикулярное плоскости катушки в ее центре. На стрелку компаса будут действовать два взаимно перпендикулярных магнитных поля: поле Земли и поле кругового тока. Стрелка повернется на угол  (рис.23) и установится по направлению вектора напряженности H₁  результирующего поля, равного векторной сумме H и H₀  . Из паралле-

лограмма векторов получим:

Напряженность магнитного поля в центре катушки равна:

Следовательно, горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли в данном месте определяется по формуле:

(45)

Рис.23 Рис.24

На схеме установки (рис.24): Т - тангенс-гальванометр, Е - источник постоянного тока 6 В, П - переключатель, меняющий направление тока, проходящего по тангенс-гальванометру.

Порядок выполнения работы

1. Поворачивая тангенс-гальванометр, установить его так, чтобы стрелка компаса оказалась в плоскости катушки.

2. Замкнув цепь переключателем П, реостатом R установить одно из значений силы тока (см.п.7).

3. Когда стрелка компаса остановится, отсчитать угол поворота    по шкале компаса.

4. Не меняя значения силы тока, изменить переключателем П его направление и определить величину угла поворота   .

5. Повторить измерения не менее 5 раз.

6. Рассчитать H горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли по формуле (45).

7. Используя метрологические характеристики приборов, рассчитать абсолютную погрешность измерения   по формуле:

(46)

где   - погрешность измерения силы тока,   - погрешность измерения радиуса катушки, - погрешность определения угла поворота.

Из данной формулы следует, что значение погрешности   H уменьшается с ростом силы тока  I и угла отклонения . Погрешность минимальна при sin = 1, т.е. при   =   /4. Следо-

вательно, измерения надо проводить при этих условиях.

8. Результаты измерений и расчета оформить в виде таблицы.

Контрольные вопросы

1. Как определить величину и направление вектора напряженности магнитного поля Земли по

трем элементам?

2. Какова картина силовых линий магнитного поля Земли? Как изменяется горизонтальная

составляющая напряженности при переходе от магнитного полюса Земли к экватору вдоль

магнитного меридиана?

3.Как определить величину и направление вектора напряженности магнитного поля кругового

тока?

4. Объясните принцип действия тангенс-гальванометра.

5. Почему стрелка компаса тангенс-гальванометра должна быть небольших размеров?

ЛИТЕРАТУРА: [2 § 41; 5 c.200]