Результаты измерений и расчеты записать в таблицу

№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

ГРАФИКИ

ВЫВОД

Лабораторная работа 7эм изучение магнитного поля

Цель работы:

Определить значение вектора магнитной индукции магнитного поля Земли.

Приборы и принадлежности: тангенс-гальванометр, амперметр, реостат, ключ и переключатель, источник постоянного тока.

1. Задание

Подготовьте теоретическое обоснование к лабораторной работе по предложенным вопросам, используя литературу:

1. Трофимова, Т.И. Курс физики §109- 120 (глава 14 Магнитное поле)

2. Антонычева Е.А., Гороховский В.Б., Сюй А.В. Изучение магнитного поля, 2010 г.

1. Какие величины характеризуют магнитное поле?

_______________________________________________________________

______________________________________________________________

2. Чему равен модуль вектора магнитной индукции и как определить его направление?

________________________________________________________________

______________________________________________________________

3. Сформулируйте принцип суперпозиции полей

_________________________________________________________________

______________________________________________________________

4. Запишите закон Био-Савара-Лапласа

_________________________________________________________________

______________________________________________________________

5.Запишите закон полного тока

_________________________________________________________________

6. Записать формулу для расчета вектора магнитной индукции:

а) бесконечно длинного проводника с током

_____________________________________________________________

б) проводник с током конечной длины

_____________________________________________________________

в) в центре кругового проводника с током

_____________________________________________________________

2. Порядок выполнения работы

Метод работы

В данной работе индукция магнитного поля определяется при помощи тангенс-гальванометра.

Тангенс-гальванометр представляет собой вертикальную катушку, состоящую из N витков медной проволоки. Своими концами проводник присоединен к двум клеммам, служащим для подключения прибора к электрической цепи. В центре кольца на горизонтальной панели расположена магнитная стрелка (буссоль), под которой имеется лимб с делениями.

Электрическая схема установки представлена на рис. 1. Магнитная стрелка, помещенная в центре кругового тока, стремится расположиться перпендикулярно плоскости круга, вдоль вектора (рис. 2), индукцию которого можно рассчитать по формуле

, (1)

где Гн/м - магнитная постоянная, - сила тока, - число витков, - радиус круга.

Однако на магнитную стрелку будет влиять не только магнитное поле тока, но и горизонтальная составляющая магнитного поля Земли .

Если расположить плоскость катушки в плоскости магнитного меридиана Земли, т.е. вдоль магнитной стрелки, то вектор горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли будет перпендикулярен вектору индукции магнитного поля тока . Таким образом, на стрелку будут действовать взаимно перпендикулярные магнитные поля с векторами магнитной индукции и , и магнитная стрелка, помещенная в центре круга, повернется на некоторый угол (рис. 2) по отношению к магнитному меридиану. Таким образом, угол – угол между векторами и .

Ось магнитной стрелки будет совпадать с направлением регулирующего вектора магнитной индукции , являющегося геометрической суммой векторов и , т.е.

.

Индукция в данном месте Земли есть величина постоянная.

Величина магнитной индукции , как это видно из формулы (1), зависит от силы тока. Из рис. 2 находим

.

Подставляя в это выражение из формулы (1), получим

,

откуда

. (2)

где ; Гн/м.

Измерения и обработка результатов

1. Штангенциркулем (или линейкой) измерить диаметр катушки.

2. Собрать электрическую схему согласно рис. 1.

3. Поворачивая тангенс – гальванометр, установить его так, чтобы витки были размещены в плоскости магнитного меридиана Земли. В этом случае один из концов стрелки должен находиться на риске 0° или 180°.

4. Замкнуть ключ К. Записать угол отклонения стрелки и показания амперметра в таблицу.

5. Переключателем П изменить направление тока в катушке и произвести отсчет угла .

6. Угол , т.е. угол отклонения стрелки от плоскости магнитного меридиана, найти как среднее арифметическое

.

6. Опыт повторить 5 раз при различных значениях силы тока. Силу тока изменять с помощью реостата R.

7. Повторить пункты 4-6 для катушки с другим числом витков.

8. Пользуясь данными измерений, определить значения .

10. Зная количество витков N и радиус витков катушки тангенс-гальванометра (указаны на приборе), вычислить индукцию

,

где Гн/м.

11. Рассчитать вектор магнитной индукции Земли по формуле

,

где = 71° - угол магнитного наклонения для данного места Земли.

12. Оценить погрешности измерений, для чего вычислить среднее значение В_0cр, абсолютную величину , затем и относительную погрешность .