Работа №7 Протонный магнитометр

Цель работы.

В данной лабораторной работе изучают устройство протонного магнитометра, собирают схему установки, производят измерение напряженности магнитного поля. Протонный магнитометр применяют для измерения напряженности магнитного поля. Этот прибор характеризуется высокой чувствительностью и точностью.

Общие сведения.

Протоны обладают собственным магнитным моментом и в магнит­ном поле ориентируются по направлению вектора магнитного поля в данной точке. Большое количество протонов содержится в обычной воде, т.к. ион водорода является протоном.

Если поместить воду во вспомогательное поле, то протоны устанавливаются в в соответствии с направлением вектора напряженности этого магнитного поля. После выключения вспомогательно­го магнитного поля протоны остаются в магнитном поле, напряжен­ность которого требуется измерить. Вспомогательное магнитное по­ле должно иметь напряженность значительно больше, чем измеря­емое, В этом случае протоны, установленные ранее во вспомогатель­ное поле, разупорядочиваются, вращаясь при этом вокруг вектора напряженности измеряемого поля (прецессируют). Поместив протоны в индуктивность, получаем ЭДС, поскольку вращающиеся протоны соз­дают переменное магнитное поле, в котором находятся витки индук­тивности. Частота вращения протонов зависит от напряженности из­меряемого магнитного поля.

Н = с^.ν, (1)

где Н – напряженность поля, А/м, ν – частота, Гц, константа пропорциональности.

Следовательно, измеряя частоту ω ЭДС, возникшую в индуктив­ности, можно по формуле(l) определить модуль вектора напряженности измеряемого магнитного поля.

Методика эксперимента.

В качестве измерительного прибора используют осциллограф. Для создания вспомогательного поля применяют индуктивность и источник питания постоянного тока. Схема экспериментальной установки показана на рисунке 1.

Методика эксперимента.

В качестве измерительного прибора используют осциллограф. Для создания вспомогательного поля применяют индуктивность и источник питания постоянного тока. Схема экспериментальной установки показана на рисунке 1.

Собирают экспериментальную установку по схеме, показанной на рис. 1. В индуктивность (4) помещают пробирку (сосуд) с водой (5). Переключатель (2) ставят в положение, при котором источник питания (1) подключается к индуктивности. Регулируя ток, подаваемый на индуктивность, устанавливают заданное значение напряженности измеряемого магнитного поля. После установления протонов по направлению вектора напряженности измеряемого магнитного поля, на что уходит 5-10 секунд, переключатель ставят в положение, при котором индуктивность подключается к осциллографу (4). Ни экране осциллографа устанавливается картина периодического процесса. Измеряя период этого процесса, вычисляют его частоту.

По данной методике измеряют напряженность магнитного поля Земли в точке нахождения измерительной индуктивности.

Для измерения напряженности магнитного поля другого источника измерительную индуктивность с водой помещают в это магнитное поле, например, для измерения напряженности магнитного поля постоянного магнита его помещают вблизи измерительной индуктивности.

Обработка результатов измерений. Результаты измерений заносят в таблицу.

	Величина тока	Индуктивность катушки	Частота колебаний	Напряженность магнитного поля
1. Установление магнитного поля источником питания поля
2. Измерение напряженности поля Земли
3. Измерение напряженности внешнего магнитного поля

Каждый опыт повторяют по 5-7 раз, обрабатывая результаты стандартным способом.

Техника безопасности.

При переключении из положения (б) в положение (7) следует выдержать паузу в 2-3 секунды, т.к. в противном случае ЭДС самоиндукции попадает в осциллограф и может его испортить. Проверить заземление осциллографа. Установку перед запуском показать преподавателю.