2018-01-08
282
Общий вид экспериментальной установки изображен на рис. 7. Два контура Гельмгольца представляют собой две кольцевые катушки по N витков каждая. Витки расположены в параллельных плоскостях с общей осью симметрии. Расстояние между катушками равно радиусу R витка.
Рис. 7. Экспериментальная установка для определения элементов магнитного поля Земли.
При выполнении работы плоскости контуров располагают таким образом, чтобы кольцевые проводники (1) находились в плоскости магнитного меридиана Земли. Питание контуров, соединенных последовательно, осуществляется от универсального источника постоянного тока (2). Значения тока можно изменять с помощью реостата (3). Величина тока контролируется цифровым мультиметром (4), работающим в режиме амперметра. Изменяя величину тока в катушках Гельмгольца, можно изменять величину внешнего магнитного поля катушек, которое пропорционально силе тока.
Для магнитной индукции на оси кольцевого тока имеем
(5),
где R – радиус кольцевого проводника, a – расстояние от центра кольца до исследуемой точки поля, лежащей на оси контура, I – сила тока.
Для катушки Гельмгольца в точке, расположенной на расстоянии a=R/2
(6),
где N – число витков катушки.
Для двух катушек Гельмгольца, соединенных последовательно, магнитная индукция в этой точке
(7),
Или
(8),
где 
– магнитный момент катушки.
Магнитное поле, создаваемое катушками Гельмгольца, накладывается на магнитное поле Земли. Суперпозиция полей дает вектор результирующего магнитного поля 
(рис. 8)
| α |
|
|
|
| S N |
Рис.8
Соответственно стрелка магнетометра отклонится на угол α от магнитного меридиана и покажет направление вектора . Из рис. 8 следует, что
(9)
Имея в виду (7) и (8), окончательно получаем:
(10)
Или
(11).
