Порядок выполнения работы

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

 

Выполнил студент гр. _______________ Ф.И.О ___________________

 

Подпись преподавателя _________________ дата __________________

 

Цель работы: измерение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли методом тангенс-гальванометра.

 

Порядок выполнения работы

1. Не включая источник тока, установите тангенс-гальванометр в плоскости магнитного меридиана. При этом стрелка компаса должна быть направлена по диаметру тангенс-гальванометра. Обратите внимание на то, чтобы северный конец стрелки указывал на нулевое значение компаса.

2. Установите движок потенциометра (или резистора) на минимальный ток через тангенс-гальванометр и затем включите источник тока.

3. Изменяя ток, добейтесь отклонения северного полюса стрелки компаса на угол a₁ =40° (рис.3). Необходимо некоторое время, чтобы стрелка компаса успокоилась и перестала колебаться. Запишите величину тока I и углы отклонения от первоначального положения северного a₁ и южного a₂ полюсов стрелки в таблицу. Так же получить значения токов при углах отклонения северного полюса стрелки компаса на углы 45°, 50°, 55° и 60°.. Внимание: отклонение любого полюса стрелки есть разность начального и конечного показания компаса и не может превысить 90°.

4. Измените направление тока в гальванометре с помощью переключателя на установке. Проделайте пункт 3, устанавливая такие же значения токов и фиксируя углы отклонения от первоначального положения северного a₃ и южного a₄ полюсов стрелки. Дублирование измерений делается для того, чтобы исключить систематическую погрешность, связанную с неточной установкой катушки в плоскости магнитного меридиана, а также с определением самой этой плоскости. Данные занесите в таблицу и получить подпись преподавателя о завершении эксперимента. После этого можно продолжить вычисления.

№ п/п	I, мА	a1,°	a2,°	a3,°	a4,°	<a>,°	tg<a>	Bгор, мкТл	Е, относительная погрешность	DВгор, мкТл абс. погр.

N =.... витков; <B_гор> =.... мкТл; (DВ_гор)_max=.... мкТл

R =..... м;

m₀=4p×10^–7 Гн/м; В_гор = (.... ±....) мкТл

5. Определить среднее значение угла <a> для каждого значения тока I по формуле:

6. По формуле вычислить B_гор для каждого тока I, где R и N указаны в описании установки.

7. Из всех полученных B_гор найти среднее значение <B_гор>.

8. По данным опытов определите относительную Е и абсолютную DB_гор погрешности по формулам ,

D I, DR и Da определяются как половина деления прибора, с помощью которого были измерены I, R и a, причем Da надо выразить в радианах. Если значение какой-либо величины уже указано в описании установки, например R, то абсолютная погрешность этой величины определяется как половина единицы последнего разряда. Пример: R=113,15 м. Единица последнего разряда - это одна сотая. Таким образом, DR = 0,01/2 = 0,005 м.

9. Найти наибольшее значение абсолютной погрешности. Результат представить в виде

Сравнить полученное значение B_гор с табличным (см. теоретическое описание).

Рис.2 рис.3

Контрольные вопросы

1. Что такое магнитное поле? Какими свойствами оно обладает? Имеет ли источники, вихри?

2. Дайте определение вектора . Что такое линии индукции магнитного поля?

3. Как магнитное поле действует на заряд, на провод с током, на виток с током?

4. Сформулируйте закон Био-Савара. Используя этот закон, выведите формулу для расчета индукции магнитного поля в центре кольца с током .

5. Покажите картину силовых линий магнитного поля Земли. Покажите как направлен

вблизи поверхности Земли в северном полушарии вектор и найдите его составляющие (горизонтальную и вертикальную).

6. Как меняется в зависимости от географической широты?

7. Что известно о природе геомагнитного поля?

 

Рассмотренные здесь вопросы можно найти в литературе: Савельев И.В. Курс общей физики. - 2-е изд. - М.: Наука, 1982, т.2. гл. "Магнитное поле в вакууме".