Методические указания. Тамбовский государственный технический

Тамбовский государственный технический

Университет

Кафедра физики

Лабораторная работа

«Определение горизонтальной составляющей

вектора индукции магнитного поля земли»

Тамбов 2002

13.03.03

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, миллиамперметр.

Методические указания

Вокруг Земли существует магнитное поле. Если поместить в магнитное поле Земли подвешенную на нити магнитную стрелку, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси, то она будет стремиться установиться вдоль направления 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 элементами земного магнетизма. Это угол склонения, т.е. угол между направлениями географического и магнитного меридианов в данной точке; горизонтальная составляющая земного магнетизма В₀, которая определяется проекцией вектора магнитной индукции на горизонтальную плоскость; магнитное наклонение - угол, который образует вектор магнитной индукции в данной точке с горизонтальной плоскостью.

В данной работе определяется горизонтальная составляющая В₀ при помощи тангенс - гальванометра (тангенс – буссоли). Тангенс – гальванометр состоит из большого вертикального кольца с небольшим числом витков (плоская катушка). В центре катушки в горизонтальной плоскости находится небольшая магнитная стрелка, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. Если катушку тангенс - гальванометра расположить в плоскости магнитного меридиана, то при отсутствии тока в катушке магнитная стрелка установится в этой же плоскости. При пропускании тока по виткам катушки возникает магнитное поле тока, магнитная индукция которого в центре катушки определяется по закону Био-Савара-Лапласа для кругового тока

(1)

Где I - сила тока, R - радиус витка, N - число витков катушки, - магнитная проницаемость вакуума, равная 4π·10^-7 Гн/м.

Под действием магнитного поля катушки стрелка тангенс - гальванометра повернется на некоторый угол и займет положение, совпадающее по направлению с результирующей векторов и . Тогда (рис. 1а):

. (2)

С учетом формулы (1) получим:

или (3)

Если В ₀ известно, то по (3) можно определить ток в катушке, который оказывается пропорциональным tg α, поэтому прибор и был назван тангенс –гальванометром.

Рис.1.