Определение положения магнитного тела в грунте

Цель работы.

Изучить методику определения положения магнитного тела в грунте.

Общие сведения.

Магнитное тело, находящееся в грунте (и массиве породы), например месторождение магнетита, создает на поверхности местное магнитное поле, исследование которого позволяет определить точное положение (координаты) магнитного тела и оценить его размеры.

Предположим, что магнитное тело имеет форму шара, с магнитным моментом M, тогда его магнитный потенциал U определяется формулой:

(1).

где r —расстояние от центра диполя до данной точки; θ— угол между осью диполя и радиусом-вектором r.

Используя значение U, вычисляют горизонтальную составляющую магнитного поля

(2)

и вертикальную составляющую магнитного поля

(3)

Из (2) и (3) следует, что в точке, где спроектирован центр тела, Н = 0, а Z имеет максимальное значение. Функция Z плавно, симметрично относительно центра убывает, а Н имеет два симметричных относительно центра максимума.

Методика выполнения работы

Вариант 1.

Для эксперимента применяют массивное намагниченное тело, магнитный сосуд с песком и компас, стрелка которого вращается как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости; линейку для измерения расстояния.

При помощи упомянутых средств моделируется часть земной коры (массива) и метод определения положения магнитного тела в земле; в сосуд с песком помещают ферромагнитное тело на глубину h. Компас перемещают вдоль поверхности песка, измеряют H - составляющую. магнитного поля, отмечают точку с H = 0 - таким образом фиксируется проекция центра ферромагнитного тела на поверхность.

Рис.1. Распределение вертикальной составляющей магнитного поля над ферромагнитным телом.

Относительно этой точки измеряют угол наклонения и склонения стрелки компаса на различных расстояниях. Результаты измерений заносят в таблицу.

Рис.2. Внешний вид емкости с песком, магнитным телом и компасом

Вариант 2.

Если компас не имеет возможности вращения стрелки в вертикальной плоскости, то положение магнитного тела определяют по расположению особенностей отклонения стрелки при перемещении компаса вдоль взаимно перпендикулярных направлений.

Рис. 3. Принцип построения графиков отклонения стрелки компаса по осям координат для определения положения магнитного тела в грунте

Рис.4. Варианты графиков угла отклонения стрелки компаса для нахождения центра магнитного тела

	а)

в)

б)

Обработка результатов измерений.

Для варианта 1 по результатам измерений строят зависимости Z(х] и H (х). Поскольку Z и H измерены в градусах отклонения стрелки компаса, то их следует перевести в значение А/м.

Используя эти результаты, рассчитать величины Z и H в единицах напряженности магнитного поля, после чего, используя формулы (2) и (3) вычислить величину М тела и h - глубину его залегания. Сравнить вычисленные величины с экспериментальными результатами.

Для варианта 2 по результатам измерений строят зависимости отклонений стрелки компаса по осям X и Y (рис.3, 4). Находят особенности этих графиков (экстремумы или точки изменения знака отклонения угла).

Контрольные вопросы:

1. Что такое угол наклонения и угол склонения?

2. Что такое магнитная аномалия?

3. Как изменится форма кривых Н(х) при изменении направления намагниченности образца?