Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли. Лукьянов Г.Д. - 2 стр.

UptoLike

Составители: 

3
Итак, стрелка компаса под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли устанавливается в
плоскости магнитного меридиана. Если с помощью кругового тока около стрелки создать еще одно магнитное поле,
то стрелка установится по направлению равнодействующей обоих магнитных полей.
В соответствии с принципом суперпозиции
(1)
где Н
1
поле созданное током в катушке; H
3
горизонтальная составляющая магнитного поля Земли
Так как поле кругового тока нетрудно вычислить, зная ток, то горизонтальную составляющую земного магнитного
поля можно определить по углу отклонения стрелки и величине поля тока.
2. Магнитное поле кругового тока
Индукцию и напряжённость магнитного поля в центре О кругового витка радиусом R, по которому протекает
ток I
(рис. 2) найдем по закону Био-Савара-Лапласа (2). Магнитная индукция dB поля, создаваемого в точке O элементом dl
витка с током, равна:
(2)
В рассматриваемом примере радиус-вектор r перпендикулярен к элементу тока dl, а по модулю равен радиусу
витка, так что
sin (dl, r) =1 и r = R
Поэтому
Все векторы
Bd
r
магнитных полей, создаваемых в точке O различными участками dl кругового витка с током,
направлены перпендикулярно к плоскости чертежаот нас”. Поэтому индукция результирующего поля в точке О
равна:
===
RRB
dl
R
I
dl
R
I
dBB
ππ
π
μμ
π
μμ
2
0
2
0
2
2
0
0
0
44
(3)
Напряженность магнитного поля в центре кругового витка с током имеет вид:
(4)
I
R
O
dl
B
r
n
r
8
π
Рис. 2
2
0
4
),sin(
r
rdldlI
dB
π
μμ
=
2
0
4
R
dlI
dB
=
π
μμ
R
I
B
2
0
=
μμ
R
IB
H
2
0
1
=
=
μμ
3
1
HHH +=
   Итак, стрелка компаса под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли устанавливается в
плоскости магнитного меридиана. Если с помощью кругового тока около стрелки создать еще одно магнитное поле,
то стрелка установится по направлению равнодействующей обоих магнитных полей.

   В соответствии с принципом суперпозиции

                                                                                                              (1)
                                                 H = H1 + H 3
   где Н1 – поле созданное током в катушке; H3 – горизонтальная составляющая магнитного поля Земли

   Так как поле кругового тока нетрудно вычислить, зная ток, то горизонтальную составляющую земного магнитного
поля можно определить по углу отклонения стрелки и величине поля тока.



                 2. Магнитное поле кругового тока

   Индукцию и напряжённость магнитного поля в центре О кругового витка радиусом R, по которому протекает ток I
(рис. 2) найдем по закону Био-Савара-Лапласа (2). Магнитная индукция dB поля, создаваемого в точке O элементом dl
витка с током, равна:
                                             μ ⋅ μ 0 ⋅ I ⋅ dl ⋅ sin( dl , r )
                                     dB =                                                                     (2)
                                                         4πr 2
   В рассматриваемом примере радиус-вектор r перпендикулярен к элементу тока dl, а по модулю равен радиусу
витка, так что

                                                 sin (dl, r) =1 и r = R


                                                                  I



                                                                          r         dl
                                                            R
                                                                          n
                                                                      r
                                                              O
                                                                      B       π
                                                                                8




                                                                Рис. 2


   Поэтому
                                                       μ ⋅ μ 0 I ⋅ dl
                                            dB =              ⋅ 2
                r                                       4π      R
   Все векторы dB магнитных полей, создаваемых в точке O различными участками dl кругового витка с током,
направлены перпендикулярно к плоскости чертежа “от нас”. Поэтому индукция результирующего поля в точке О
равна:
                                        B        2πR                                     2πR
                                                        μμ 0 I         μμ 0 I
                                        ∫
                                    B = dB =
                                        0
                                                   ∫
                                                   0
                                                        4π R
                                                            ⋅ 2 ⋅ dl =     ⋅
                                                                       4π R 2            ∫ dl
                                                                                          0



                                                                 I
                                              B = μμ 0 ⋅                                                      (3)
                                                                2R
   Напряженность магнитного поля в центре кругового витка с током имеет вид:

                                                                                                              (4)
                                               B      I
                                        H1 =        =
                                             μ ⋅ μ 0 2R
                                                                                                                3