2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Т.К. ЮРИК, И.Е. МАКАРОВ

Методические указания к лабораторной работе №85

«Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли»

Утверждено в качестве методического указания Редакционно-издательским советом МГУДТ

МГУДТ 2011

УДК 550.38 (075)

Ю-71

Куратор РИС проф. Ракитянский В.И.

Работа рассмотрена на заседании кафедры физики и рекомендована к печати.

Зав. кафедрой Родэ С.В.

Авторы: доцент Т.К. Юрик

профессор И.Е. Макаров

Рецензент: Родэ СВ. д.т.н.,

Ю-71 Юрик Т.К. Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли: методические указания/ Юрик Т.К., Макаров И.Е. - М: ИИЦ МГУДТ, 2011 - 13 с.

Методические указания к лабораторной работе «Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли» содержит теоретическое введение, описание установки, порядок вы­полнения работы, в которой исследуются основные параметры контура, вопросы для допуска и защиты работы. Для определения параметров кон­тура используется осциллограф.

Для студентов 1-2 курсов технологических специальностей.

УДК 53 (075.8)

Московский государственный университет дизайна и технологии, 2011

Лабораторная работа № 85

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ.

Цель работы: ознакомиться с методом измерения величины магнитной индукции и практически определить горизонтальную составляющую индукции В_зг магнитного поля Земли.

Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, тангенс­гальванометр, амперметр, переключатель, реостат.

Введение:

Индукция магнитного поля (магнитная индукция)

Магнитное поле является составляющей электромагнитного поля и представляет собой особую форму движения материи, специфической особенностью которой является действие на движущийся электрический заряд, проводники с током и тела, обладающие магнитным моментом. Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи) и постоянные магниты, в которых магнитное поле также создается, по гипотезе Ампера, электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества. Обнаружить магнитное поле можно, например, с помощью магнитных стрелок, которые в магнитном поле ориентируются определенным образом. Аналогично ведет себя и контур с электрическим током, помещенный в данную точку магнитного поля, т.к. магнитное поле контура с током подобно полю магнитной стрелки.

Магнитные свойства плоского контура с током / характеризуются величиной вектора магнитного момента р_т

p_m = iSn (1)

где S - площадь поверхности, ограниченной контуром, п — единичный вектор нормали, направленный перпендикулярно плоскости контура в ту сторону, откуда видно текущий по контуру ток против часовой стрелки (правило правого винта, или буравчика). За положительное направление магнитного поля принимается направление, по которому ориентируется вектор р_т под действием магнитного поля, или направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Пространственное распределение магнитного поля может быть графически изображено в виде магнитных силовых линий, касательная в каждой точки которых совпадает с направлением магнитного поля в данной точке пространства. На рисунке 1, для примера, показаны силовые линии равномерного внешнего магнитного поля и (пунктиром) силовые линии собственных магнитных полей ориентированных во внешнем поле магнитной стрелки и рамки с током.

Силовой характеристикой магнитного поля является величина вектора магнитной индукции (или индукции магнитного поля) В, направление которого определяет направление магнитного поля. Количественные соотношения для определения вектора магнитной индукции могут быть установлены, исходя из конкретных силовых воздействий магнитного поля. Так, например, магнитная индукция показывает:

• С какой силой F_Л (сила Лоренца) магнитное поле действует на движущийся в нем со скоростью v заряд q (a - угол между направлениемдвижения заряда и направлением магнитного поля):

= q[v, В]; = q-vB- sin (2)

• Какой момент сил (вращающий момент) М возникает при помещении в магнитное поле тела, обладающего магнитным моментом р_т (ос — угол между направлением вектора магнитного момента и направлением магнитного поля):

М=[р_т, В]; M=p_mB-sin (3)

• С какой силой F_A (сила Ампера) магнитное поле действует на помещенный в него прямолинейного проводник длиной с током(а - угол междунаправлением проводника и направлением магнитного поля):

F_A = i[l,B]; F_A = H-B- sin (4)

В соответствии с последним, магнитная индукция определяется как векторная физическая величина, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на единицу длины прямолинейного проводника с током, равным единице силы тока, расположенного перпендикулярно направлению поля. За единицу магнитной индукции в системе СИ принята тесла (Тл), равная индукции однородного магнитного поля, действующего с силой 1 ньютон на каждый метр длины прямолинейного проводника с током 1 ампер, если проводник расположен перпендикулярно направлению поля. Исходя из этого определения, размерность единицы магнитной индукции составляет [Тл] = Н/(Ам) = кг/(А-с²).

Помимо вектора магнитной индукции В, силовой характеристикой магнитного поля является, также вектор напряженности магнитного поля Н. Связь между этими величинами выражается следующим соотношением:

В = μ μ₀H (5)

где: μ - относительная магнитная проницаемость среды, а μ₀ - магнитная постоянная, равная 4 10^-7 1.26*10^-6 Гн/м.