Электромагнетизм. Булгаков Н.А - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
Цель работы: определить горизонтальную составляющую вектора индукции магнитного поля Земли с помощью
тангенс-гальванометра.
Приборы и принадлежности: тангенс-гальванометр, источник постоянного тока, переключатель, реостат, миллиам-
перметр.
Методические указания
Вокруг Земли существует магнитное поле. Если поместить в магнитное поле Земли подвешенную на нити магнит-
ную стрелку, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси, то она будет стремиться установиться вдоль направ-
ления вектора индукции магнитного поля Земли. Плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называется
плоскостью магнитного меридиана. Магнитный меридиан не совпадает с географическим меридианом.
Магнитное поле Земли характеризуется тремя основными параметрами. Угол склонения – угол между направлениями
географического и магнитного меридианов в данной точке; горизонтальная составляющая земного магнетизма В
0
, которая оп-
ределяется проекцией вектора магнитной индукции на горизонтальную плоскость; магнитное наклонение – угол, который об-
разует вектор магнитной индукции в данной точке с горизонтальной плоскостью.
В данной работе определяется горизонтальная составляющая В
0
при помощи тангенс-гальванометра (тангенс-
буссоли). Тангенс-гальванометр состоит из большого вертикального кольца с небольшим числом витков (плоская катуш-
ка). В центре катушки в горизонтальной плоскости находится небольшая магнитная стрелка, которая в отсутствие других
магнитных полей всегда устанавливается вдоль магнитного меридиана Земли (компас). При пропускании тока по виткам
катушки возникает магнитное поле тока, силовые линии которого параллельны оси катушки, а величина вектора магнит-
ной индукции в центре катушки согласно закону Био-Савара-Лапласа равна:
R
IN
B
T
2
0
µ= , (1)
где I – сила тока, R – радиус витка, N – число витков катушки, µ
0
– магнитная проницаемость вакуума, равная 4π · 10
–7
Гн/м.
При совместном действии магнитных полей Земли и тока магнитная стрелка тангенс-гальванометра повернётся на
некоторый угол α и займёт положение, совпадающее с результирующей векторов
0
B
r
и
T
B
r
. В случае ортогональности
этих векторов (рис. 1, а), следует:
0
tg
B
B
T
=α , (2)
где В
0
– проекция вектора индукции магнитного поля Земли на горизонталь.
Подставляя значение
T
B
r
из (1), получим:
α
µ=
tg2
00
R
IN
B
или
α
⋅
µ
=
tg2
0
0
I
R
N
B
. (3)
Если В
0
известно, то по (3) можно определить ток в катушке, который оказывается пропорциональным tgα, поэтому
прибор и был назван тангенс-гальванометром.
Рис. 1
Порядок выполнения работы
1. Ознакомьтесь с установкой (рис.1, б), которая состоит из тангенс-гальванометра (Т.Г.), источника тока (E) на 12
В, переключателя (П), реостата (R), миллиамперметра (А).
2. Установите плоскость катушки тангенс-гальванометра в плоскости магнитного меридиана (по направлению маг-
нитной стрелки). При этом следует учесть то, что вблизи прибора не должны находиться стальные предметы.
3. Замкните ключом (К) цепь и установите с помощью реостата ток, вызывающий отклонение магнитной стрелки на
угол 20…25°. Отсчитайте угол
1
α
′
и измерьте ток по миллиамперметру. Занесите их в таблицу.

Страницы