Лабораторные работы (1) (2). Варианты к лабораторной работе (номер варианта соответствует первой букве вашей фамилии)

• Название: Варианты к лабораторной работе (номер варианта соответствует первой букве вашей фамилии)
• Дата: 09.04.2021
• Размер: 1.17 Mb.
• Имя файла: Лабораторные работы (1) (2).doc
• Тип: Исследование; #192940
• страница: 6 из 10

Описание экспериментальной установки

Магнитометр, используемый в данной работе и называемый тангенс—буссолью, содержит N витков проволоки, последовательно обтекаемых током I, и короткую магнитную стрелку, которую помещают в центре витков.

Известно, что напряженность магнитного поля в вакууме в центре кругового тока I радиусом r равна:



Вектор напряженности магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости витка.

Напряженность магнитного поля N витков определяется как

(1)

Магнитная стрелка тангенс-буссоли может вращаться вокруг вертикальной оси. Под действием магнитного поля Земли стрелка занимает положение устойчивого равновесия, располагаясь в плоскости геомагнитного меридиана (рис. 3).



Рис.3.

Если в этой же плоскости расположить витки проволоки тангенс-буссоли и включить ток, протекающий через витки, то появится магнитное поле тока, направление напряженности Н_Б которого окажется перпендикулярным направлению вектора Н_Г. В соответствии с принципом суперпозиции напряженность полного магнитного поля равна;



Магнитная стрелка будет занимать новое положение равновесия, в котором её направление совпадает с направлением вектора H₀. Поворот магнитной стрелки на угол β (рис. 3) определим из соотношения:

(2)

Экспериментальная установка, принципиальная схема которой показана на рис. 4, состоит из тангенс-буссоли ТБ_: миллиамперметрамА, переключателя S, реостата R_ОГР, потенциометра R, подключенного к источнику постоянного тока ИП.



Рис. 4.

Тангенс-буссоль состоит из кольцеобразного проводника или плоской катушки с некоторым числом витков N большого радиуса. Плоскость витков расположена вертикально, и вращением около вертикальной оси ей молено придавать любое положение. В центре витков в горизонтальной плоскости расположен компас с короткой магнитной стрелкой.

При отсутствии тока в витках тангенс-буссоли на магнитную стрелку действует только магнитное поле Земли и стрелка устанавливается в плоскости магнитного меридиана. Проворачивая тангенс-буссоль около вертикальной оси, молено добиться совмещения плоскости витков с плоскостью магнитного меридиана.

Если после такой установки витков по ним пропустить ток, то магнитная стрелка повернется на некоторый угол β. Это объясняется тем, что на магнитную стрелку будут действовать теперь два поля: горизонтальная составляющая индукции магнитного поля ЗемлиН_Г и поле, созданное круговым током витков H_Б. Под действием этих полей магнитная стрелка займет такое положение равновесия, при котором равнодействующая двух этих полей Н₀ будет совпадать с линией, соединяющей полюсы магнитной стрелки.

Сила тока в витках буссоли измеряется миллиамперметром мА. Зная силу тока, по формуле (1) можно определить напряженность магнитного поля H_Б. Сила тока в тангенс-буссоли изменяется с помощью потенциометра R.

При изменении силы тока происходит изменение магнитного поля H_Б а следовательно, и угла поворота стрелки β. Используя формулу (2), находим величину горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Реостат R_ОГР служит для ограничения тока в электрической цепи с целью защиты прибора от перегрузок. Внешний вид панели лабораторной установки представлен на рис. 5.



Рис. 5.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с элементами земного магнетизма и с одним из основных методов определения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли.