4 Лабораторная работа эмк-11 к. Измерение горизонтальной составляющей магнитной индукции Земли
Цель работы: приобретение навыков практической работы по исследованию магнитных полей.
Задача: определить горизонтальную составляющую магнитной индукции Земли.
4.1 Методика эксперимента
В пространстве, окружающем
Землю, существует магнитное поле.
Южный магнитный полюс находится вблизи
северного географического. На всех
широтах, кроме экватора, направление
вектора магнитной индукции
составляет
с горизонтом некоторый угол, называемый
углом наклонения θ.
Магнитное поле Земли
можно
представить суммой горизонтальной
и
вертикальной
составляющих.
Еще одним важным параметром магнитного
поля Земли, кроме
и
,
является магнитное склонение
-
угол между магнитным и географическим
меридианами.
С помощью прибора,
называемого тангенс-гальванометром,
можно по известному току определить
.
Прибор состоит из нескольких вертикально
расположенных круговых витков, в центре
которых установлена магнитная стрелка.
Последняя должна быть малой, чтобы можно
было принимать поле, действующее на
полюса стрелки со стороны кругового
тока, равным магнит- ной индукции в
центре кругового тока.
Магнитная стрелка может
вращаться вокруг вертикальной оси,
поэтому со стороны магнитного поля
Земли на нее действует только горизонтальная
составляющая
.
Стрелка в отсутствии тока в катушке
устанавливается вдоль направления
(магнитного
меридиана). Плоскость витков устанавливают
в плоскости магнитного меридиана. После
этого включают ток. В результате на
магнитную стрелку будет действовать,
кроме
,
перпендикулярное ему поле кругового
тока
и
стрелка установится вдоль результирующего
поля
,
повернувшись на угол
(рисунок
4.1), из которого видно, что
.
(4.1)
При числе витков магнитная индукция в центре кругового тока равна
,
(4.2)
где
-
магнитная постоянная;
-
радиус витков.
В результате получим рабочую формулу
.
(4.3)
Рисунок 4.1
4.2 Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка состоит из источника тока, реостата, миллиамперметра, ключа для замыкания цепи и измерительного прибора –тангенс-гальванометра. В тангенс-гальванометре используется разное число рабочих витков: N = 2; 8 и 10. В качестве источника тока используется батарея аккумуляторов; миллиамперметр и реостат служат для измерения и регулирования тока.
Собирается цепь по схеме рисунка 4.2. Плоскость катушки устанавливается в плоскости магнитного меридиана. Для отсчета угла поворота магнитной стрелки используется шкала с нониусом, точность которого равна 1 мин.
Рисунок 4.2
Включают ток и измеряют угол поворота
стрелки
по круговой шкале, затем изменяют
направление тока на противоположное
(не изменяя его значения) и измеряют
угол
.
В расчете используется среднее
арифметическое значение для
и
при
одном и том же токе, чтобы исключить
систематическую погрешность установки
плоскости катушки по магнитному меридиану
и подставляют в формулу (4.3) для определения .