Устройство экспериментальной установки

В данной работе применяется прибор, называемый тангенс гальванометром, который состоит из нескольких витков провода, имеющих форму окружности, в центральной части которой расположена магнитная стрелка, длина которой мала по сравнению с диаметром витков. Всякое магнитное поле в достаточно малой области можно считать однородным, поэтому, применяя магнитную стрелку достаточно малой длины, можно считать, что она находится в однородном поле. В этом случае все расчеты значительно упрощаются.

Рассмотрим действие однородного магнитного поля на магнитную стрелку (рис. 19.3). Под действием магнитного поля магнитная стрелка поворачивается так, чтобы расположиться вдоль вектора напряженности поля, при этом направление собственного поля намагниченной стрелки будет совпадать с направлением поля Земли.

На магнитную стрелку, способную вращаться вокруг вертикальной оси, вращательное действие оказывает только горизонтальная составляющая вектора напряженности магнитного поля Земли.

При работе тангенс гальванометр располагается так, чтобы плоскость его витков совпадала с плоскостью магнитного меридиана. В этом случае горизонтальная составляющая параллельна плоскости витков, а напряженность магнитного поля тока , направленная в центральной части витков перпендикулярно плоскости витков, станет перпендикулярной к . Следовательно, магнитная стрелка окажется под действием двух взаимно перпендикулярных магнитных полей.

На рисунке 19.4 показана схема тангенс гальванометра (вид сверху): АВ– витки,NS– магнитная стрелка,0– точка, через которую проходит перпендикуляр к плоскости чертежа и ось магнитной стрелки.

. (19.4)

Таким образом, под действием двух магнитных полей стрелка займет такое положение, при котором она будет направлена вдоль вектора , являющегося суммой векторов и , т. е. вдоль диагонали параллелограмма, построенного на векторах и .

Величины напряженности магнитного поля в центральной части тангенс гальванометра с учетом (19.3) для числа витков Nс током определяется формулой

(19.5)

Из формул (19.5) и (19.4), получим расчетную формулу для определения модуля :

(19.6)

Порядок выполнения работы

1. Соберите электрическую цепь в соответствии с рисунком 19.5.

2. Установите тангенс гальванометр таким образом, чтобы плоскость витков находилась в плоскости магнитного меридиана.

3. Замкните цепь и запишите показание амперметра и величину угла отклонения стрелки при некотором значении напряжении источника питания. Измените направление тока в тангенс гальванометре и снова запишите угол отклонения стрелки .

4. Опыт повторите пять раз при различных напряжениях.

5. Значения R и N указаны на установке.

Обработка результатов

1. Для данного значения тока I вычислите среднее значение угла . Согласно выражению (19.6) графиком зависимости тока от величины является прямая с угловым коэффициентом, численно равным значению .

2. По данным, полученным при измерении углов и , строят график указанной зависимости.

3. Графически или аналитически по методу наименьших квадратов определяют значение и оценивают погрешности.