Лабы / Лаб Физ №8

04.10.2007 г

Лабораторная работа №8

Изучение магнитного поля Земли.

Задание: определить горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-буссоли.

Принадлежности: тангенс-буссоль, источник питания, переключатель, цифровой вольтметр.

Порядок выполнения работы.

Упражнение 1.

1. Мы установили тангенс-буссоль в плоскости магнитного меридиана Земли (по магнитной стрелке).

2. Затем мы собрали схему (Рис.1) и подключили установку к источнику питания. Замкнули переключатель и установили с помощью источника питания такой ток, чтобы угол поворота магнитной стрелки был равным 45⁰ . Далее записали значение силы тока по миллиамперметру I _1.

I ₁₁ = 85 мА

I ₁₂ = 87 мА I _1ср = (I ₁₁ + I ₁₂ + I ₁₃) / 3 = 86 мА

I ₁₃ = 86 мА

3. Переключателем изменили направление тока в буссоли и записали новое отклонение стрелки I ₂.

I ₂₁ = 88 мА

I ₂₂ = 86 мА I _2ср = (I ₂₁ + I ₂₂ + I ₂₃) / 3 = 87 мА

I ₂₃ = 87 мА

Для расчета вычесляем среднее арифметическое значение тока:

I_cp. = (I_1ср +I_2ср ) / 2 = 86 + 87 = 86,5 мА

Рассчитываем Н₀ по формуле H₀ = n I_. / 2r tg  :

H₀₁ = 32 ×86,5 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg45º = 2,768 / 0,5 = 5,536 (А/м)

4.Такие же измерения мы произвели при 4-5 других значениях силы тока, так чтобы  = 30⁰ , 35⁰ , 40⁰ , 50⁰ , 55 ⁰, 60 ⁰

Полученные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1.

N, п/п	 0	I 1, мА	I 2, мА	I ср, мА	tg 	H0, А/м
1	45	86	87	86,5	1	5,536
2	30	48	50	49	0,58	5,406
3	35	54	57	55,5	0,7	5,074
4	40	58	65	61,5	0,84	4,686
5	50	94	98	96	1,19	5,163
6	55	122	123	122,5	1,42	5,521
7	60	148	158	153	1,7	5,76
					H0ср, А/м	5,307

Вычисления:

H₀₂ = 32 × 48 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg30º = 1,568 / 0,29 = 5,406 (А/м)

H₀₃ = 32 × 54 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg35º = 1,776 / 0,35 = 5,074 (А/м)

H₀₄ = 32 × 58 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg40º = 1,968 / 0,42 = 4,686 (А/м)

H₀₅ = 32 × 94 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg50º = 3,072 / 0,595 = 5,163 (А/м)

H₀₆ = 32 × 122 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg55º = 3,92 / 0,71 = 5,521 (А/м)

H₀₇ = 32 × 148 ×10 ^-3 / 2 × 0,25× tg60º = 4,896 / 0,85 = 5,76 (А/м)

Н_0сp. = (H₀₁ + H₀₂ + H₀₃ + H₀₄ + H₀₅ + H₀₆ + H₀₇) / 7 = 37,146 / 7 = 5,307 (А/м)

Упражнение 2.

Определение значения Н₀ при произвольной ориентации тангенс-буссоли.

1.Сориентировали плоскость тангенс-буссоли так, чтобы угол между нормалью к плоскости и магнитной стрелкой был отличен от 0 и 90⁰.

2.Нулевое значение угла компаса мы совместили с направлением Н_0.

3.Пропустили по виткам тангенс-буссоли определённый ток.

4.Определили углы поворота стрелки компаса  _{1 и} ₂, переключая направление тока в буссоли.

5.Рассчитать значение Н₀ по формуле:

Измерения повторили три раза. Полученные данные занесли в таблицу 2.

Таблица 2.

№, п/п	I, мА	1 0	 20	H0, А/м
1.	63	50	20	4,032
2.	64	50	20	4,096
3.	59	43	20	4,547
			H0ср, А/м	4,225

Н_0сp. = (H₀₁ + H₀₂ + H₀₃) / 3 = 12,676 / 3 = 4,225 (А/м)

6.Сравниваем значения Н₀, полученные в двух упражнениях.

5,307 А/м > 4,225 А/м, то есть H_0ср1 > H_0ср2 .

Первая схема дает нам более точную величину горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Н_0.

В итоге соотношение Н_0ср1 / Н_0ср2 должно равняться 1, у нас же результат Н_0ср1 / Н_0ср2 = 1,26. Несоответствие можно объяснить не совсем идеальной точностью устанавливаемых углов во второй схеме.

3