Визначення горизонтальноi складовоi iндукцii магнiтного поля землi

РОБОТА 4.2

ВИЗНАЧЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СКЛАДОВОЇ ІНДУКЦІЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ

Мета роботи: вивчити взаємодію магнітних полів колового струму та Землі; визначити горизонтальну складову індукції магнітного поля Землі за допомогою тангенс- гальванометра.

Прилади та обладнання: тангенс-гальванометр, джерело струму, реостат, перемикач.

→

Силовою характеристикою магнітного поля є вектор індукції магнітного поля В.

Величина індукції магнітного поля Землі залежить від географічного положення і змінюється

від 2,5.10-5 Тл на екваторі до 6,5.10-5 Тл поблизу магнітних полюсів. Вектор магнітної

→

індукції B

→

Землі можна розкласти на дві складові: горизонтальну Bг

та вертикальну

→

Bв .

Закріплена  на  вертикальній  осі  компа→са  магнітна  стрілка  реагує  лише  на  горизонтальну

складову і встановлюється у напрямку Bг .        →

Горизонтальну складову магнітного поля Землі Bг

можна визначити за допомогою

тангенс-гальванометра, що складається з тонкої котушки, в центрі якої розміщена стрілка компаса (рис. І). Котушка має кілька колових вертикальних витків. Якщо через котушку

→

пропустити струм, то він створить магнітне поле з індукцією Bк . Вектор магнітної індукції

→

Bк   цього поля в центрі котушки спрямований перпендикулярно до площини котушки.

Перед  початком  роботи  котушку  встановлюють  так,  щоб  магнітна  стрілка  розмі→стилась  у

площині        витків.        Тоді        при

→

перпендикулярним до вектора Bг

вмиканні        струму        через        котушку        вектор        Bк

(рис. 2).

буде

S[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5][pic 6]

Рис.1

Рис.2

→        С→трілк→а   приладу   при   вмиканні   струму   встановлюється   вздовж   векторної   суми

B = Bг + Bк обох векторів. Із рис. 2 видно, що:

tgα = Bк[pic 7]

Bг

, отже,

Bг =

Bк

tgα[pic 8][pic 9][pic 10]

.        (1)

Величина вектора магнітної індукція струмом визначається за виразом:

Bк  =  →к

у центрі тонкої кільцевої котушки зі[pic 11]

B        = μ        I N[pic 12]

2r

,        (2)

де        N        – кількість витків у котушці;

μ0 = 1,26·10 -6 Гн/м – магнітна стала.

З формул (1) і (2) випливає, що:

r – її радіус;        I        – сила струму у котушці;

Bг = μ0 2 IN[pic 13][pic 14]

.        (3)

Порядок виконання роботи

1. Складають електричне коло за схемою, наведеною на рис. 3.

+[pic 15][pic 16]

-

Рис. 3

1. Встановлюють компас у центрі котушки. Повертаючи підставку тангенс- гальванометра, встановлюють площину витків його котушки у напрямі стрілки компаса. Для зручності вимірювань біля одного з кінців магнітної стрілки рекомендуємо встановити відмітку 0° або 180° шкали компаса.
2. Вмикають джерело струму і встановлюють реостатом силу струму I . Для двох

напрямків установленого струму (напрямок струму в колі змінюють на протилежний