ФГБ ОУ ВПО
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Физика»
Н.А. Государева, А.П. Прунцев
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Методические указания к лабораторным работам
по дисциплине «Физика»
Работы 20, 22, 122
МОСКВА 2013
ФГБ ОУ ВПО
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Физика»
Н.А. Государева, А.П. Прунцев
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Работы 20, 22, 122
Рекомендовано редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний для студентов институтов
ИУИТ, ИТТСУ, ИЭФ, ИПСС, вечернего факультета
МОСКВА 2013
УДК 535
Г59
Государева Н.А., Прунцев А.П., Куница Р.И., Антипенко В.С. Электромагнетизм: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физика». Работы 20, 22, 122. – М.: МИИТ, 2013. – 24 с.
Методические указания содержат описания лабораторных работ по общему курсу физики, предназначенных для студентов первого и второго курсов ИУИТ, ИТТСУ, ИЭФ, ИПСС, вечернего факультета
|
Старший преподаватель Н.А. Государева, доцент Антипенко В.С.– работа 20, редактор доцент Прунцев А. П. |
Доцент А.П. Прунцев, доцент Куница Р.А. – работы 22, 122 Редактор Никитенко В.А. |
© ФГБ ОУ ВПО
«московский государственный
университет путей
сообщения»,2013
Работа 20
Определение горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля земли
Цель работы: Изучение магнитного поля кругового тока. Ознакомление с основами учения о земном магнетизме.
Приборы и принадлежности: Источник постоянного тока, реостат, амперметр, переключатель, тангенс-гальванометр.
Элементы теории земного магнетизма
З
емля
в целом представляет собой огромный
магнит. В пространстве, окружающем
Землю, существует магнитное поле, силовые
линии которого изображены на рис.1.
Северный магнитный полюс находится у южного географического, а южный магнитный – у северного географического. Магнитное поле Земли на экваторе направлено горизонтально, а у магнитных полюсов вертикально. В остальных точках земной поверхности магнитное поле земли направлено под некоторым углом.
Существование
магнитного поля в любой точке Земли
можно установить с помощью магнитной
стрелки. Если подвесить магнитную
стрелку NS
на нити L
(рис. 2) так, чтобы точка подвеса совпадала
с центром тяжести, то стрелка установится
по направл
ению
касательной к силовой линии магнитного
поля Земли.
В северном полушарии
южный конец стрелки будет направлен к
Земле, и ось стрелки составит с горизонтом
угол наклона
(на магнитном экваторе наклонение ,
равно 0). Вертикальная плоскость, в
которой расположится ось стрелки,
называется плоскостью магнитного
меридиана. Все плоскости магнитных
меридианов пересекаются по прямой NS,
а следы магнитных меридианов на
поверхности Земли находятся в магнитных
полюсах N
и S.
Так как магнитные полюса не совпадают
с географическими, то ось стрелки будет
отклоняться от географического меридиана.
Угол, который образует вертикальная
плоскость, проходящая через ось магнитной
стрелки (магнитный меридиан), с
географическим меридианом, называется
магнитным склонением
(рис. 2). Вектор
полной
напряженности магнитного поля Земли
можно разложить на две составляющие:
горизонтальную
и вертикальную
.Значения
углов склонения и наклонения, а также
горизонтальной составляющей
вектора
даст
возможность определить величину и
направление полной напряженности
магнитного поля Земли в данной точке.
Если магнитная стрелка может свободно
вращаться лишь вокруг вертикальной
оси, то она будет устанавливаться под
действием горизонтальной составляющей
магнитного поля Земли в плоскости
магнитного меридиана. Горизонтальная
составляющая
,
магнитное склонение
и наклонение
называется элементами земного магнетизма.
Различают восточное и западное склонение (северный полюс стрелки отклоняется вправо или влево от географического меридиана).
Наклонение бывает северное и южное (северный или южный конец стрелки располагается выше или ниже горизонтальной плоскости). Эти два угла являются магнитными координатами данной точки. Например, для Москвы 8° (восточное склонение), 70° (северное наклонение).
Элементы земного магнетизма плавно изменяются при переходе от одной точки к другой. Если же наблюдаются нарушения в этом плавном изменении, то говорят, что в данной местности наблюдается магнитная аномалия. Аномалии связаны с большими залежами магнитных руд, например, Курская магнитная аномалия.
Напряженность магнитного поля Земли сравнительно невелика, однако, наличие земного магнетизма проявляется существенным образом в целом ряде географических и других явлений. К таким явлениям относятся полярные сияния и захват заряженных частиц из космического пространства в своеобразные ловушки, которые называются радиационными поясами Земли.
Некоторые биофизические эксперименты позволят предполагать, что пространственная ориентация птиц при дальних сезонных перелетах связана с их способностью ощущать направление магнитных силовых линий.