Методика виконання роботи

Для вимірювання індукції магнітного поля Землі можна застосувати наступний спосіб. Уявимо собі плоский контур площею S, розташований у просторі таким чином, що вектор індукції магнітного поля Землі перпендикулярний до площини контуру. Магнітний потік Ф крізь контур у цьому випадку дорівнює добутку модуля вектора індукції магнітного поля Землі на площу контуру S:

. (10.6)

При повороті контуру в просторі на 180° магнітний потік крізь контур, залишаючись таким же за модулем, змінює свій знак. Зміна магнітного потоку крізь контур при його повороті дорівнює:

. (10.7)

Зміна магнітного потоку крізь контур супроводжується виникненням ЕРС індукції, яка дорівнює за законом електромагнітної індукції

. (10.8)

У котушці з n витків дроту ЕРС індукції в n раз більше:

. (10.9)

Якщо відводи котушки на рамці закоротити, у ланцюзі буде протікати індукційний струм

. (10.10)

Помноживши обидві частини рівняння на Δt, отримаємо:

. (10.11)

З останнього рівняння випливає:

, (10.12)

де Δq – заряд, що протікає в ланцюзі під час повороту рамки; R – загальний електричний опір ланцюга, що складається з опорів котушки й рамки гальванометра.

Заряд Δq можна виміряти за допомогою гальванометра, який підключено до кінців котушки на рамці, якщо його попередньо відградуювати. Градуювання шкали гальванометра в одиницях заряду здійснюється шляхом підключення його до обкладинок зарядженого конденсатора відомої ємності.

При практичному виконанні роботи, коли розташування вектора індукції магнітного поля в просторі невідомо, можна у двох окремих дослідах визначити горизонтальну і вертикальну компоненти вектора та обчислити модуль їхньої геометричної суми:

. (10.13)

Інший спосіб визначення індукції магнітного поля Землі – за допомогою електронного променя осцилографа. Якщо працюючу електронно-променеву трубку розташувати перпендикулярно магнітному меридіану Землі, то внаслідок дії на електронний промінь сили Лоренца відбувається його зсув s (Рис.10.1). Зсув по вертикалі залежить від горизонтальної с

Рис. 10.1. – Електронно-променева трубка

кладової індукції магнітного поля Землі.

Вимірявши вертикальний зсув s електронного променя можна, як видно з рис.10.2, визначити радіус R дуги, по якій рухаються електрони:

, (10.14)

д

Рис.10.2. – Хід променя в електронно-променевій трубці

е l – відстань від анода до екрана.

Отже,

. (10.15)

З іншого боку, радіус R можна визначити, застосувавши другий закон Ньютона для електрона, який рухається в магнітному полі. Де

. (10.16)

Отже,

, (10.17)

де e та m – відповідно заряд і маса електрона.

Швидкість електрона можна визначити, виходячи з закону збереження енергії:

(10.18)

де U – різниця потенціалів між катодом та анодом електронно-променевої трубки. Звідси знаходимо:

. (10.19)

З виражень (10.15), (10.17) і (10.18) одержуємо:

. (10.20)

Таким чином, для визначення модуля горизонтальної складової вектора індукції магнітного поля Землі при відомих значеннях U та l потрібно виміряти зсув s електронного променя по вертикалі під дією сили Лоренца.