Лабы / Лабораторная работа

Лабораторная работа №8

Изучение магнитного поля Земли

Выполнили студенты

1 курса 1 группы

Бенедиктович Кристина,

Богословский Игорь,

Борис Артём

Минск 2008

Цель: изучить магнитное поле Земли, определив горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-буссоли.

Оборудование и принадлежности: тангенс-буссоль, источник питания, переключатель, цифровой вольтметр.

1 – цифровой вольтметр-амперметр;

2 – источник питания ТЭС 21;

3 – тангенс-буссоль;

Рис.1. Схема установки

Рабочие формулы: вычисление среднего значения силы тока: , где I₁ – значение силы тока при первом положении переключателя (первом направлении силы тока); I₂ – значение силы тока при втором положении переключателя (обратном направлении силы тока);

Вычисление горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли: 1), где I – значение силы тока; r – радиус витков буссоли; φ – угол поворота стрелки компаса от начального значения; n – число витков буссоли;

2),где I – значение силы тока; r – радиус витков буссоли; φ₁ – угол поворота стрелки компаса от начального значения при первом направлении тока; φ₂ – угол поворота стрелки компаса от начального значения при обратном направлении тока; n – число витков буссоли;

Таблица 1.

Результаты измерений и расчётов значений силы тока, тангенса углов, горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли

N,п/п	˚	I1∙103,A	I2∙103,A	Iср∙103,A	tg	H0,A/м
1	45	77	72	75	1	4,8
2	30	46	50	48	0,58	5,2
3	35	56	55	56	0,70	5,1
4	40	66	68	67	0,84	5,1
5	50	98	97	98	1,2	5,2
6	55	117	113	115	1,4	5,3
7	60	136	130	133	1,7	5,0

Вычисления:

для 45˚: = ≈ 7510^-3 (А)

Горизонтальную составляющую вектора напряженности магнитного поля Земли вычисляем по формуле :

= ≈ 4,8 (А/м)

Проводим аналогичные вычисления с величинами, полученными при φ = 30˚, 35˚, 40˚,

50˚, 55˚, 60˚.

Таблица 2.

Измерения и вычисления значений силы тока, углов поворота стрелки компаса и значений горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли

№ п/п 	I∙103,A			H0 ,A/м
1	215	70	68	5,2
2	28	20	21	4,7
3	164	65	63	4,9

Вычисления: горизонтальную составляющую вектора напряженности магнитного поля Земли вычисляем по формуле

Для I = 215 мА: = = ≈ 5,2 (А/м)

Аналогичные вычисления производим для величин, полученных при I = 28 мА, 164 мА

Контрольные расчёты: = ≈ 4,8 (А/м) (при φ = 45˚)

= = ≈ 5,2 (А/м) (при I = 215 мА)

Ответ: Н₀ = 4,8 А/м (1 упражнение, при φ = 45˚);

Н₀ = 5,2 А/м (2 упражнение, при I = 215 мА)

4,8 А/м ≈ 5,2 А/м; Н₀ (1 упр.) ≈ Н₀ (2 упр.), то есть значения горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли, полученные нами в первом упражнении, приближённо равны значениям горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля при произвольной ориентации тангенс-буссоли.

Выводы: В ходе проведённой лабораторной работы мы экспериментально определили горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-буссоли (в том числе и при её произвольной ориентации). Нами были получены значения в пределах от 4,7 мА до 5,3 мА. Расхождение в результатах может объясняться погрешностями, которые совершались в ходе работы, обусловленными человеческим фактором и погрешностями измерений используемых нами приборов.

3