Описание установки

Установка состоит из магнитометра, представляющего собой катушку из большого числа витков, плотно прилегающих друг к другу, расположенных вертикально. В центре катушки помещается магнитная стрелка, вращающаяся вокруг вертикальной оси или компас.

При отсутствии тока в катушке магнитная стрелка располагается в плоскости магнитного меридиана под действием магнитного поля Земли.

Перед измерениями плоскость катушки совмещают с плоскостью магнитного меридиана. В этом случае один конец стрелки указывает на 0, другой – на 180.

Если по катушке пропустить ток, то в окружающем катушку пространстве возникает магнитное поле, вектор индукции которого в центре катушки будет направлен перпендикулярно к плоскости катушки. Таким образом, на стрелку будет действовать два взаимноперпендикулярных магнитных поля: магнитное поле Земли с напряженностью и магнитное поле катушки напряженностью . Векторы напряженности этих полей взаимноперпендикулярны. Стрелка устанавливается по направлению результирующего вектора. На рис. 3 показано сечение катушки горизонтальной плоскостью (вид сверху). A и B – сечение витков катушки, NS – направление магнитного меридиана Земли, ns – магнитная стрелка, помещенная в центре катушки. - вектор горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, - век-тор напряженности магнитного поля, созданного током в катушке.

Из рисунка видно, что , откуда

. (1)

На основании закона Био-Савара-Лапласа величина напряженности магнитного поля в центре кругового тока вычисляется по формуле

, (2)

г

Рис. 3.

де I – сила тока в катушке, измеряемая амперметром;

N – число витков катушки;

R – радиус витка.

Подставив выражение (2) в (1) получим

.

Индукция вычисляется по формуле:

.

Выполнение работы

1. Собрать установку по схеме (рис. 4).

Рис. 4.

2. Установить плоскость катушки магнитометра в плоскости магнитного меридиана Земли.

3. Проверить установку, добившись чтобы при перемене направления тока в магнитометре разница в отклонениях магнитной стрелки не превышала двух градусов.

4. При помощи реостата подать в катушку ток определенного значения и измерить угол - отклонения магнитной стрелки.

5. Повторить опыт 3-4 раза при разных токах.

6. Изменить направление тока с помощью двухполюсного переключателя и повторить опыты с теми же значениями токов.

7. Занести данные измерений в таблицу 1.

8. Рассчитать для каждого тока горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли, используя значение .

9. Рассчитать среднее значение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли и погрешность результатов измерений.

10. Вычислить относительную погрешность

.

11. Вычислить абсолютную погрешность

.

12. Записать результат в виде

.

13. Вычислить среднее значение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли, используя соотношение .

14. Провести анализ результатов и сделать выводы.

Таблица 1

№ п/п	Измерения			Вычисления
	I А									< B > Тл