Описание метода измерения и установки

Определение горизонтальной составляющей Н₀ в нашей работе выполняется с помощью прибора, называемого тангенс–гальванометром.

Он состоит из нескольких десятков витков провода, намотанных на кольцо, в центре которого находится магнитная стрелка.

Если расположить катушку в плоскости магнитного меридиана и по ней пропустить ток I, то возникает магнитное поле тока с напряженностью Н_т в центре катушки, направленное перпендикулярно плоскости катушки. Таким образом, на стрелку будут действовать два взаимно перпендикулярных магнитных поля: магнитное поле Земли Н₃ и магнитное поле тока Н_т. на рис.1 изображено сечение катушки горизонтальной плоскостью. Стрелка отклонится на угол a и установится по направлению равнодействующей Н, т.е. по диагонали прямоугольника, сторонами которого будут Н_т и Н₀–Н₃. Из рис.1 получим:

(1)

Применительно к магнитному полю, создаваемому круговым током, напряженность магнитного поля в центре катушки тангенс– гальванометра равна:

и следовательно,

(2)

зная число витков n тангенс–гальванометра, значение тока I, радиус кольца R и угол отклонения стрелки a, можно определить горизонтальную составляющую Н₀=Н₃.

Электрическая схема установки изображена на рис.3, где U – источник тока, Р – реостат, А – миллиамперметр, П – переключатель, меняющей направление тока, проходящего по тангенс– гальванометру ТГ, К–ключ.

Порядок выполнения работы.

1. Проверяют электрическую схему установки.

2. Поворачивая подставку тангенс–гальванометра, устанавливают витки его катушки в плоскости магнитного меридиана (вдоль стрелки).

3. После проверки схемы преподавателем или лаборантом, замыкают ключ К и при помощи реостата или магазина сопротивлений устанавливают указанный преподавателем ток в цепи. Записывают угол отклонения стрелки a, причем записывают четыре значения угла для каждого значения тока: два при одном положении переключателя П, два – при другом его положении.

4. Опыты повторяют несколько раз при различных значениях силы тока, который измеряют миллиамперметром, а изменяют магазином сопротивлений.

5. Результаты измерений заносят в таблицу 1 протокола.

6. Для каждого отдельного опыта Н₀ определяют по формуле (2).

Значение a_ср находят как среднее арифметическое четырех отклонений.

7. Окончательный результат выражают в виде:

Протокол лабораторной работы №15

Таблица 1

№	I	n							Н

= = =

Окончательный результат: =

Вопросы для самопроверки к работе №15

1. Что такое магнитное поле?

2. Назовите основную характеристику магнитного поля и единицы её измерения.

3. Сформулируйте закон Био–Савара–Лапласа.

4. Из какого закона можно определить физический смысл вектора магнитной индукции.

5. Напишите формулу зависимости между и .

6. Запишите формулу для закона полного тока.

Список рекомендуемой литературы

1. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.