Определение горизонтальной составляющей
ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
Цель работы:определить горизонтальную составляющую вектора индукции магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.
I. Описание установки.
Для нахождения 
в данной работе применяют тангенс-гальванометр Гельмгольца (вид его сверху дан на рис. 8.1). Основными частями прибора являются:
1) плоская вертикально расположенная катушка, имеющая 
витков и радиус 
;
2) компас, расположенный горизонтально в центре катушки.
3) амперметр;
4) магазин сопротивлений;
5) переключатель;
6) источник ЭДС.
Очевидно, что при отсутствии тока в катушке магнитная стрелка 
будет расположена вдоль магнитного меридиана (это положение показано на рис. 8.1 пунктиром).
Рис. 8.1. Схема тангенс-гальваноментра
Катушка тангенс-гальванометра представляет собой плоскую катушку Гельмгольца. (Генрих Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894) – великий немецкий физик, математик, физиолог и психолог; работы по термодинамике, электромагнетизму, оптике и акустике связаны с его биофизическими исследования зрения, слуха и др.)
Чтобы провести измерения, пользуются электрической схемой, представленной на рис. 8.2.
Рис. 8.2. Электрическая принципиальная схема включения тангенс-гальванометра.
Здесь Е - источник питания, А - амперметр, G - тангенс-гальванометр, К - ключ, r - магазин сопротивлений, П - переключатель.
II. Методика работы.
Предположение, что Земля является большим постоянным магнитом, впервые высказал придворный врач английской королевы У. Гильберт (1544-1603). Земля имеет магнитное поле, по своей структуре напоминающее магнитное поле однородного магнитного шара (рис. 8.3).
Рис. 8.3.Условная схема образования магнитного поля Земли
В точке 
, расположенной в северном полушарии, линии вектора 
входят в поверхность Земли. Эту точку называют южным магнитным полюсом Земли. Соответствующую точку 
, находящуюся в южном полушарии, называют северным магнитным полюсом.
Направление 
не совпадает с осью вращения Земли, на которой находятся географические полюсы 
и 
. Угол, образованный магнитным и географическим меридианами, называют углом склонения. Он различен для разных точек Земли и несколько меняется во времени (за счет нутации (изменения положения) оси вращения Земли и миграции магнитных полюсов).
Из рис. 8.3 на примере точки, расположенной в северном полушарии видно, что вектор магнитного поля Земли образует с поверхностью Земли угол 
, называемый углом наклонения. Соответственно этому вектор индукции раскладывают на две составляющие: 
– перпендикулярную к поверхности Земли и 
– параллельную поверхности Земли. Это имеет важное прикладное значение, так как стрелка компаса вращается в горизонтальной плоскости и реагирует только на .
Плоская катушка тангенс-гальванометра, содержащая витков, создает поле кольцевого тока. На основе формулы (IV.10) и принципа суперпозиции (IV.4) легко вывести, что величина индукции создаваемого катушкой поля:
, (8.1)
где 
– магнитная постоянная (в системе СИ = 4π×10–7 Гн/м); 
– сила тока; – общее число витков катушки; – радиус катушки.
Если теперь через обмотку катушки пропускать ток, то на стрелку компаса будут действовать два взаимно перпендикулярных магнитных поля: горизонтальная составляющая магнитного поля Земли и поле 
, созданное током. Поэтому стрелка повернется и, поколебавшись, установится, в соответствии с принципом суперпозиции, в направлении вектора индукции результирующего магнитного поля:
, (8.2)
составляющего угол α с магнитным меридианом (см. рис. 8.1). Из соотношения катетов видно, что
. (8.3)
Тогда, с учетом формулы (8.1), для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра получаем следующую расчетную формулу:
, (8.4)
или
, (8.5)
где для удобства расчетов постоянную установки
(8.6)
рассчитывают один раз и используют при расчете каждого В0i.