2020-10-12
182
Земля окружена магнитным полем. Важной количественной характеристикой магнитного поля является напряженность. Напряжённость – векторная величина. Она направлена по касательной к силовой линии магнитного поля.
Направление силовых линий магнитного поля схематично изображено на рис. 1.
Рис. 1. Магнитное поле Земли
Вектор напряженности магнитного поля Земли 
образует угол с горизонтальной плоскостью, так как силовые линии земного поля в общем не параллельны земной поверхности.
Напряжённость 
можно разложить на горизонтальную составляющую 
и вертикальную составляющую 
. Магнитная стрелка, которая может вращаться лишь в горизонтальной плоскости, будет отклоняться только под действием горизонтальной составляющей 
и расположится по магнитному меридиану Земли. Это свойство стрелки используется для определения с помощью тангенс-гальванометра.
Тангенс-гальванометр состоит из п витков проводника, намотанного на кольцо 
радиусом 
, магнитной стрелки и круговой шкалы, расположенных в центре кольца 
(рис. 2). Кольцо 
при отсутствии тока в катушке поворачивается так, чтобы ось, проведённая через полюса стрелки, лежала вплоскости кольца. В этом случае плоскость кольца совпадает с плоскостью магнитного меридиана Земли, магнитная стрелка так же располагается по направлению магнитного меридиана.
Рис. 2. Схема тангенс-гальванометра.
Пустим по катушке постоянный ток. Магнитная стрелка повернется на некоторый угол 
. Поворот стрелки вызывается магнитным полем кругового тока 
. Вектор 
в центре кольца направлен перпендикулярно плоскости кольца. Следовательно, на магнитную стрелку действуют два магнитных поля: магнитное поле кругового тока и горизонтальная составляющая магнитного поля Земли 
. Магнитная стрелка займёт положение равновесия под действием этих полей, её ось будет совпадать с направлением результирующей векторов 
и 
(см.рис. 2):
;
. (1)
Из треугольника ОСД находим:
. (2)
Отсюда следует, что для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли 
нужно знать угол и напряжённость магнитного поля в центре кругового тока Н. Угол отсчитывается по шкале прибора, величина 
вычисляется по формуле (1).
Подставляя значение из формулы (1) в выражение (2), получим расчетную формулу для вычисления горизонтальной составляющей магнитного
поля Земли 
:
,
где 
– сила тока, в Амперах;
– радиус кольца, м;
– число витков катушки
