Лабораторна робота № 7

ВИЗНАЧЕННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СКЛАДОВОЇ НАПРУЖЕНОСТІ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ

Обладнання: тангенс-гальванометр, амперметр, реостат, джерело постійного струму, перемикач.

Теоретичні відомості

Земля являє собою величезний магніт, полюси якого знаходяться поблизу географічних полюсів: поблизу північного географічного полюса знаходиться південний магнітний полюс S, а поблизу південного географічного - північний магнітний полюс N.

Магнітне поле Землі зображується силовими лініями, які на екваторі спрямовані горизонтально, а на магнітних полюсах Землі - вертикально. В інших точках земної поверхні силові лінії магнітного поля Землі спрямовані під певним кутом до поверхні Землі - кутом нахилення .

Величину проекції напруженості земного магнітного поля на горізонтальну площину називають горизонтальною складовою магнітного поля Землі . Напрямок цієї складової приймається за напрямок магнітного меридіана, а вертикальна площина, яка через нього проходить, називається площиною магнітного меридіана. Кут між географічним і магнітним мерідіанами називається кутом схилення.

Магнітна стрілка, яка може обертатися лише навколо вертикальної осі, буде відхилятися в горизонтальній площині тільки під дією горизонтальної складової магнітного поля Землі ().

Ця властивість магнітної стрілки використовується в тангенс-гальванометрі для визначення . Тангенс-гальванометр складається з вертикальної котушки радіусом і кількістю витків та компаса, розміщеного в центрі котушки в горизонтальній площині. Величини і вказані на приладі. Магнітна стрілка компаса при відсутності електричного струму в котушці буде спрямована вздовж магнітного меридіана Землі N-S.

Повертаючи котушку навколо вертикальної вісі, досягають співпадання площини котушки і магнітного меридіана. Електричний струм , що протікає через витки котушки, відхиляє магнітну стрілку на кут . Стрілка орієнтується вздовж результуючої напруженості магнітних полів Землі і котушки . Згідно з рис. 22.

(7.1)

На підставі закону Біо-Савара-Лапласа

(7.2)

Отже,

(7.3)

Рис. 22

Напруженість магнітного поля в CI вимірюється в А/м. Схема приладу подана на рис. 23, де: G - тангенс-гальванометр, К - ключ для зміни напрямку струму, r - реостат для регулювання сили струму, А - амперметр, який вимірює силу струму в катушці, Е - джерело постійного струму (4,5 - 6) В.

Рис. 23

Порядок виконання роботи

1. Зорієнтувати площину зібраного, але не ввімкненого, приладу паралельно площини магнітного меридіана Землі (рис. 24).

Рис. 24

2. При довільному положенні повзунка реостата ввімкнути живлення (рис. 25).

Рис. 25

3. Зафіксувати і записати значення струму і кута відхилення стрілки .

4. Перемкнути ключ для зміни полярності і для того ж струму записати кут відхилення стрілки .

5. Здійснити такі ж виміри і записати їх для різних струмів (не менше трьох)

6. Записати в робочий зошит постійні приладу, які подані на приладі. Результати експеріменту та відповідні обчислення занести до таблиці. Записати результати аналізу та відповіді на контрольні запитання.