6. Изучение магнитного поля Земли (задача № 2)

В задаче №1 приведена расчетная формула для вычисления индукции магнитного поля.

где I – сила тока; r – сопротивление на магазине; Т – период вращения индуктора, d² – площадь поперечного сечения индуктора, выраженная через сторону квадрата; N –число витков катушки индуктора. Она была получена в предположении, что ось вращения индуктора 0₁0₂ (рис.8) ориентирована перпендикулярно вертикальной или горизонтальной составляющих вектора индукции магнитного поля Земли и лежит в плоскости магнитного меридиана.

Рассмотрим теперь случай, когда ось вращения 0₁0₂, оставаясь в плоскости магнитного меридиана, составляет некоторый угол с направлением вектора . Его можно свести к предыдущей ситуации, если заменить в расчетной формуле модуль вектора В на его проекцию В_ на направление нормали к оси индуктора (см. рис. 8). Это означает, что можно определить величину В_ при различных ориентациях оси вращения индуктора.

Рис. 8

Вектор индукции магнитного поля Земли в данной точке земной поверхности образует вполне определенный угол с горизонталью х, который называется магнитным наклонением ₀.

Будем определять положение оси 0₁0₂ посредством угла , образованного ею с вертикалью у (см. рис. 8). Тогда при  = 0

, а при

Если нормаль совпадает с направлением вектора , то В_ = В.

Рис.9

Зависимость В_ от угла  в полярных координатах имеет вид, приведенный на рис. 9. Она позволяет определить значение индукции магнитного поля Земли В, магнитного наклонения ₀, а также вертикальную В_В и горизонтальную В_Г составляющие вектора .

Для снятия зависимости В_() на боковых стойках индуктора нанесена шкала от 0⁰ до 90⁰. Указателем служит центр стопорной гайки.

При работе на установках, где сопротивление R_Г и R_В устанавливаются с помощью магазина сопротивлений, рекомендуется заполнение следующей таблицы.

Таблица3

№ п/п	, 0	I, мкА	R, Ом	Число оборотов индуктора	Показания секундомера, с	Период вращения индуктора, с	В, Тл
1	0	70	100	30
2	20	70	150	30
3	40	70	200	30
4	60	70	250	30
5	65	70	300	30
6	70	70	300	30
7	75	70	300	30
8	80	70	300	30
9	85	70	300	30
10	90	70	300	30
11	90	70	300	30
12	90	70	300	30
13	90	70	300	30
14	90	70	300	30

На установках, где сопротивления R_Г и R_В фиксированы и указаны на панели установки, рекомендуется заполнение следующей таблицы.

Таблица 4

№ п/п	, 0	I, мкА	R, Ом	Число оборотов индуктора	Показания секундомера, с	Период вращения индуктора, с	В, Тл
1	0	40	RГ	30
2	20	40	RВ	30
3	40	60	RВ	30
4	60	80	RВ	30
5	65	90	RВ	30
6	70	90	RВ	30
7	75	90	RВ	30
8	80	90	RВ	30
9	85	90	RВ	30
10	90	90	RВ	30
11	90	90	RВ	30
12	90	90	RВ	30
13	90	90	RВ	30
14	90	90	RВ	30

После заполнения любой из таблиц строится график - зависимость В, из которого определяются значения В и ₀. По пяти значениям В_ при  = 90⁰ (т.е. значениям вертикальной составляющей В_В) рассчитывается доверительная граница случайной погрешности в определении величины магнитной индукции по формулам, приведенным в методических указаниях к данной работе. Расчет доверительной границы неисключенной систематической погрешности и границы полной погрешности измерения В приведен там же.

Погрешность в определении магнитного наклонения ₀ принять равной цене наименьшего деления градусной шкалы.

Окончательный результат для значения В и ₀ записывается в стандартном виде, представленном в методических указаниях к работе.