Федеральное
агентство по образованию
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра физики измерение магнитного поля земли индукционным методом
Методические указания к лабораторной работе № 62
для студентов специальностей 270102-270115, 200503,
120302-120303, 280101
Нижний Новгород – 2007.
УДК 531. 535
ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ ИНДУКЦИОННЫМ МЕТОДОМ. Методические указания к лабораторной работе № 62, для студентов специальностей 270102-270115, 200503, 20302-120303, 280101.
Нижний Новгород, издание ННГАСУ, 2007.
Дается описание метода, используемого для определения индукции магнитного поля. Обсуждаются особенности геомагнитного поля. Приводятся описание используемой в работе лабораторной установки, а также соответствующие инструкции по выполнению эксперимента и анализу полученных результатов. Представляются основные вопросы и задачи, необходимые для защиты отчета.
Рис.5, формул 8, таблиц 3, библиография назв. 6.
Составили: д.ф.-м.н., проф. В. Г. Лапин,
к.ф.-м.н., доц. А. Б. Колпаков,
Нижегородский государственный архитектурно-строительный
университет, 2007
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Измерение вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля Земли индукционным методом. Определение геомагнитной широты точки наблюдения и магнитного момента Земли.
1. Индукционный метод измерения магнитных полей
Метод, применяемый в данной работе, основан на явлении электромагнитной индукции. Оно заключается в том, что при изменении магнитного потока через площадь проводящего контура, в контуре будет протекать индукционный электрический ток. Выражение для индукционного тока может быть получено на основе закона Ома для полной цепи и закона Фарадея:
,
здесь
магнитный
поток через площадь охватываемую
контуром, а R
его полное электрическое сопротивление.
В настоящей работе изменение магнитного потока происходит при повороте рамки проводящего контура вокруг своей оси. Это изменение является величиной фиксированной и сила тока будет тем больше, чем быстрее меняется магнитный момент. При быстром повороте рамки протекание большого тока длится малое время, а при медленном слабый ток протекает в течение большего промежутка времени. В результате, полный заряд, протекающий через любое поперечное сечение проводника, не зависит от скорости процесса, а определяется изменением магнитного потока, что выражается формулой
(1)
Если
проводящий контур имеет площадь S,
а угол между нормалью к площади контура
и вектором индукции магнитного поля
меняется от
в начале поворота до
в конце, то формула (1) принимает вид
.
(2)
Выражение (2) позволяет определить модуль вектора , если известна величина заряда, параметры контура и изменение угла его пространственной ориентации. При этом заряд обычно измеряют с помощью баллистического гальванометра. Для подробного знакомства с этими вопросами следует изучить содержание книги [2] (стр. 407-411).