Порядок выполнения работы

Соберите схему согласно рис. 3 На схеме использованы обозначения:

Рис. 3

ТГ – тангенс-гальванометр Е – источник постоянного тока А – миллиамперметр R – реостат К1– однополюсный ключ К2 – переключатель направления тока (укреплён на подставке для тангенс– гальванометра)

Измерение индукции магнитного поля Земли

1. Установите плоскость катушки тангенс–гальванометра параллельно стрелке. Поверните шкалу так, чтобы стрелка указывала на нуль шкалы.

2. Замкнув ключ К₁ подберите реостатом такой ток в катушке, чтобы угол отклонения стрелки ₁ был равен 10⁰.

3. Измените направление тока переключателем К₂, снова отсчитайте отклонение ₂. Возьмите среднее значение отклонений:

4. Запишите значения угла поворота стрелки и силы тока в таблицу 1.

5. Аналогичные измерения проделайте для других углов поворота стрелки: 20⁰, 30⁰, …, 60⁰. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

6. Вычислите по формуле поле катушки В_к для каждого значения тока I.

7. Вычислите горизонтальную составляющую магнитного поля Земли В_г для каждого значения В_к.

8. Найдите среднее значение В_г, абсолютную и относительную ошибки измерений В_г.

Таблица 1

№ п/п	I (А)	Вк (Тл)	1	2			Вг (Тл)

Измерение намагниченности постоянного магнита

Известно, что круговой виток радиуса R, по которому течет ток I, создает на своей оси на расстоянии x от центра магнитное поле, индукция которого равна:

(1)

Это соотношение можно записать в другом виде, обозначив магнитный момент контура R²I через m:

(2).

Если теперь рассмотреть вместо кругового витка с током короткий постоянный цилиндрический магнит радиуса R, магнитный момент которого равен m, то поле, созданное этим магнитом будет определяться тем же соотношением (2). Но для постоянного магнита

m=JV,

где J и V – намагниченность и, соответственно, объем магнита. Таким образом, измерив магнитное поле на оси магнита, мы можем определить его намагниченность J.

Установите постоянный магнит на расстоянии 1 м от катушки, расположив его на оси тангенс–гальванометра в плоскости витков катушки (см. рис. 4). Подберите реостатом такой ток I в катушке тангенс – гальванометра, чтобы угол поворота стрелки составил 45⁰. Запишите значение тока в таблицу 2.

Таблица 2

R = (м)

№ п/п	x (м)	I (А)	x2+R2	ln(x2+R2)	ln(I)

Передвиньте магнит ближе к катушке тангенс–гальванометра, установив расстояние 90 см. Увеличьте ток до такого значения, чтобы угол поворота стрелки вновь составил 45⁰. Запишите значение тока в таблицу 2.

Рис. 4

Повторите эти действия, уменьшая последовательно расстояние между магнитом и катушкой каждый раз на 10 см, до тех пор, пока это расстояние не составит 0,5 м.

Поскольку вы при измерениях поддерживали значение угла поворота стрелки равным 45⁰, то тем самым индукция поля, созданного током катушки В_к, была все время равной индукции поля В_х, созданной магнитом в ее центре.

Убедитесь, что индукция поля постоянного магнита убывает при удалении от него в соответствии с (1). Для этого по результатам ваших измерений постройте на миллиметровке график зависимости ln I от ln (x²+R²). Угловой коэффициент наклона графика должен быть тогда равным –3/2.

Измерив диаметр и толщину магнита, найдите намагниченность постоянного магнита.