Действие магнитного поля на магнитный диполь.

В общем случае, на любой магнитный диполь с моментом в однородном магнитном поле, характеризуемым напряженностью, действует механический вращающий момент

(11)

В результате этого магнитный момент установится по касательной к силовой линии магнитного поля. Это в полной мере относится к магнитной стрелке, как одному из простейших вариантов магнитного диполя. Если на диполь действует несколько полей (от разных источников), то он устанавливается по направлению результирующего поля, определяемого по принципу суперпозиции (6) .

Методика эксперимента

Вданной работе для определения горизонтальной составляющеймагнитного поля Земли используется тангенс-гальванометр (рис. 6). Он представляет собой проволочную катушку большого радиусаR. Плоскость катушки вертикальна и находится в плоскости магнитного меридиана. В центре катушки находится магнитная стрелка, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. Магнитная стрелка в отсутствии тока в катушке располагается по направлению горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

При пропускании тока через катушку в центре ее создается магнитное поле (рис.6), напряженность которого определяется соотношением (9). Магнитное поле катушкискладывается с магнитным полем Земли (). Вектор напряженности результирующего поля, согласно принципу суперпозиции (6) определяется, как

(12)

Это результирующее поле ориентирует магнитную стрелку, отклоняя ее на угол от направления. Магнитная стрелка располагается по направлению результирующего вектора. Из (рис. 6) видно, что модулиHиН_Гсвязаны соотношением:

(13)

Таким образом, зная величину напряженности магнитного поля катушки (H) и используя соотношение (13), можно определить горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли (Н_Г).

(14)

Выполнение работы

1. Заготовьте таблицу для записи результатов измерений

№	, град	I , А	tg	НГ, А/м

2. Соберите электрическую цепь согласно рис. 7.

Рис. 7.

3. Поверните катушку тангенс-гальванометра так, чтобы магнитная стрелка установилась в ее плоскости. В этом случае конец магнитной стрелки должен указывать на нуль лимба (шкалы) тангенс - гальванометра.

4. Переместите ползунок реостата так, чтобы в цепь было включено его полное сопротивление.

5. Замкните ключ Kи установите такое направление тока (путем перебрасывания проводов на аккумуляторе), чтобы магнитная стрелка отклонилась в сторону возрастания углов. Затем при помощи реостата подберите такой ток, чтобы магнитная стрелка отклонилась примерно на 15 градусов. Измерьте угол, величину Iи занесите их в таблицу.

6. Опыт проделайте 4-5 раз для углов от 18 до 30-35 градусов с шагом 3-4 градуса.

7. Вычислите искомое значение поля для каждого опыта. Проведите статистическую обработку результатов измерений. Результат измерений напряженности запишите в стандартном виде.