Главная | Обратная связь

Экспериментальная часть

Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли

Цель работы:Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс – гальванометра.

Приборы и принадлежности: тангенс – гальванометр, переключатель, реостат, миллиамперметр.

Теоретическое введение

Горизонтальную составляющую магнитного поля Земли для данного географического пункта определяют с помощью тангенс – гальванометра.

Прибор состоит из одного или нескольких витков медной проволоки, расположенных вертикально. В центре витка на вертикальном острие помещена магнитная стрелка, положение которой определяется по лимбу.

Если виток тангенс – гальванометр установить в положении магнитного меридиана, то на стрелку действует горизонтальная составляющая магнитного поля Земли, и она устанавливается на нулевой отметке шкалы тангенс – гальванометра. Если пропустить ток через виток, то вокруг витка появится магнитное поле. Напряженность этого поля определяется по правилу правого винта, и направление вектора напряженности Н_Т зависит от направления тока в витке I.

В этом случае на магнитную стрелку действуют два поля: магнитное поля Земли и магнитное поля витка с током. В результате магнитная стрелка отклоняется на угол φ, ориентируясь по результирующей Н_Р полей, т.е. Н_Р= Н₀ + Н_Т.

Так как вектор напряженности горизонтальной составляющей магнитного поля Земли и вектор напряженности магнитного поля витка с током перпендикулярны, а

Н_Р= Н₀ + Н_Т

то получим

tgφ=Н_T/Н₀

откуда получаем

Н₀=Н_Т/tgφ

Напряженность в центре витка определяется по закону Био – Савара – Лапласа:

Н_Т=Jn/2r (1)

где n – число витков, J – сила тока, r – радиус витка.

Окончательно напряженность горизонтальной составляющей магнитного поля Земли можно выразить следующим образом:

(2)

 

 

Экспериментальная часть

Установили виток тангенс – гальванометра по магнитному меридиану. Измерили показания тангенс – гальванометра по обоим концам стрелки для 5 различных значений силы тока. Провели предыдущие измерения, изменив направление тока через виток. Занесли данные всех измерений в таблицу №1. Рассчитали по формуле (1) величину горизонтальной составляющей магнитного поля Земли Н₀.

	№	I, A	При одном направлении тока, φ1	При другом направлении тока, φ2	φср	Н0 А/м
	По северному концу	По южному концу	По северному концу	По южному концу
	1	0,1	8,0 15,0 21,5 27,5 32,5	9,0 17,0 22,5 28,0 32,0	8,50	14,54
	2	0,2	16,00	15,16
	3	0,3	22,00	16,14
	4	0,4	27,75	16,53
	5	0,5	32,25	17,23
Н0ср=15,92 А/м

n=5

r=0,115 см

φ_ср2=16,00

φ_ср3=22,00

φ_ср4=27,75

φ_ср5=32,25

 

По формуле (2) определили Н₀:

 

 

А теперь мы сможем найти Н_0ср:

Н_0ср=

Вывод: В ходе проделанной работы при помощи тангенс – гальванометра была определена горизонтальная составляющая магнитного поля Земли. Направление вектора напряженности Н_Т зависит от направления тока в витке I (вектор напряженности Н_Т прямо пропорционален силе тока и обратно пропорционален радиусу витка).