Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли

Земной шар представляет собой своеобразный магнит, линии магнитной индукции которого в каждой точке Земли направлены под некоторым углом к горизонту. Этот угол называется углом склонения. На экваторе угол склонения равен нулю. Это означает, что вектор магнитной индукции определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru на экваторе параллелен поверхности Земли. Во всех остальных точках вектор магнитной индукции можно разложить на две составляющие – параллельную горизонту, или горизонтальную составляющую определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru и перпендикулярную ей вертикальную составляющую определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru :

определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru (1)

Горизонтально расположенная магнитная стрелка ориентируется вдоль горизонтальной составляющей определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru земного магнитного поля, т.е. вдоль магнитного меридиана.

Целью работы является определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru

Схема экспериментальной установки для определения определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru представлена на рис.1.

определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru Она включает источник питания постоянного тока ИП, амперметр А, магазин сопротивлений R, с помощью которого можно менять ток в цепи, переключатель К, с помощью которого можно менять направление тока в цепи, и тангенс-гальванометр Г. Тангенс - гальванометр представляет собой

вертикально расположенную проводящую катушку радиуса r, имеющую N витков. В центре катушки помещается компас. Магнитная стрелка компаса может вращаться только в горизонтальной плоскости. Поэтому она реагирует на горизонтальную составляющую магнитного поля в центре катушки.

При выключенном источнике тока ИП, т.е. в отсутствие внешнего магнитного поля, стрелка компаса располагается вдоль магнитного меридиана. Установим плоскость катушки тангенс-гальванометра также вдоль магнитного меридиана, т.е. параллельно магнитной стрелке.

определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru Если теперь через катушку пропустить электрический ток, то в центре катушки векторы магнитных полей катушки Вк и Земли Вг будут перпендикулярны друг другу (рис.2). Магнитная стрелка отклонится от своего первоначального положения и установится в направлении результирующего вектора определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru . Из рис.2 видно, что индукции Вк и Вг связаны между собой соотношением:  


определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru (2)

Значение индукции поля катушки в её центре, т.е. в месте расположения магнитной стрелки, находится по формуле для магнитного поля кругового тока:

определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru (3)

Из формул (2) и (3) следует:

определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли - student2.ru (4)

Определив угол a, на который отклонится стрелка от направления меридиана при токе I через катушку, и зная параметры катушки тангенс-гальванометра, по формуле (4) можно вычислить величину горизонтальной составляющей Вг магнитного поля Земли.

Если изменить с помощью переключателя К направление тока в катушке тангенс-гальванометра, не меняя его величины I, стрелка компаса отклонится на такой же угол a в противоположную сторону по отношению к меридиану (рис.2).

Наши рекомендации