15446

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

Лабораторная работа

Физика

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №16ПО ФИЗИКЕ Раздел Электричество и магнетизм Указания содержат краткое описание рабочей установки и методику определения горизонтально

Русский

2014-09-23

349 KB

27 чел.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №16
ПО ФИЗИКЕ

(Раздел «Электричество и магнетизм»)

Указания содержат краткое описание рабочей установки и методику определения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Электричество и магнетизм»).

Печатается по решению методической комиссии факультета
«Наноте
хнологии и композиционные материалы»

Научный редактор     д.т.н., проф. В.С. Кунаков 

©  Издательский центр ДГТУ, 2012

Цель работы: Определить горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли.

Приборы и принадлежности: тангенс-гальванометр, миллиамперметр, реостат, источник тока, выпрямитель, переключатель.

 

Краткая теория

Земля представляет собой огромный магнит, полюса которого лежат вблизи географических полюсов: вблизи северного географического полюса лежит южный магнитный , а вблизи южного географического – северный магнитный полюс .

Вектор индукциимагнитного поля Земли на экваторе направлен горизонтально, а у магнитных полюсов – вертикально. В остальных точках земной поверхности магнитное поле направлено под некоторым углом к горизонтальной плоскости. Существование магнитного поля в любой точке Земли можно установить с помощью магнитной стрелки.

Для нахождения горизонтальной составляющей индукции  магнитного поля Земли (т.е. величины проекции вектора индукции  на горизонтальную плоскость) используется тангенс-гальванометр, который представляет собой катушку радиусом  с числом витков, плотно прилегающих друг к другу, расположенную вертикально в плоскости магнитного меридиана. Толщина обмотки во много раз меньше радиуса катушки, и ею можно пренебречь. В центре катушки в горизонтальной плоскости расположена магнитная стрелка, которая  может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Магнитная стрелка при отсутствии тока в катушке будет расположена по магнитному меридиану Земли N-S (рис.1). Поворотом катушки около вертикальной оси можно добиться совмещения плоскости катушки с плоскостью магнитного меридиана, т.е. плоскость катушки устанавливается перпендикулярно горизонтальной плоскости так, чтобы она совпадала с направлением магнитной стрелки. Если после такой установки катушки по ней пропустить ток , то магнитная стрелка повернется на некоторый угол , установившись вдоль индукции результирующего поля (N1-S1) (см.рис.1), т.е. по диагонали параллелограмма, сторонами которого являются вектор индукции магнитного поля кругового тока  и горизонтальная составляющая магнитного поля Земли . Объясняется это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два поля: горизонтальная составляющая магнитного поля Земли  и магнитное поле , созданное током (см.рис.1). Согласно принципу суперпозиции полей .

Направление вектора  определяется по правилу правого винта, а модуль – по формуле, вытекающей из закона Био-Савара-Лапласа:

,                              (1)

где - сила тока, протекающего в катушке, - число витков катушки, - средний радиус катушки, - магнитная постоянная.

Из рис.1 видно, что

 .        (2)

Подставляя (1) в (2), получаем

                                                ,                                      (3)

где - угол отклонения магнитной стрелки.

Описание установки

Установка для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли представлена на рис. 2. Тангенс-гальванометр состоит из катушки, укрепленной на вращающейся подставке. В центре катушки на вертикальной оси укреплен легкий круг (лимб) с делениями, в центре которого расположена стрелка. На электрической схеме: источник тока, - выпрямитель, - реостат,  – миллиамперметр,  – переключатель, меняющий направление тока, проходящего по виткам катушки тангенс-гальванометра.

Рис.2

Порядок выполнения работы

  1.  Собрать электрическую цепь по схеме, изображённой на рис. 2.
  2.  Поворачивая подставку тангенс-гальванометра установить стрелку компаса на 0о (180о). В этом случае витки катушки  расположены в плоскости магнитного меридиана.
  3.  Определить цену деления миллиамперметра .
  4.  Установить переключатель  в положение 1.
  5.  Включить выпрямитель .

6.  Двигая ползунок реостата , добиться поворота стрелки на угол(первое значение угла). Записать соответствующее этому углу число делений , на которое отклонилась стрелка миллиамперметра .

7.  Рассчитать силу тока по формуле .

8.  Проделать аналогичные измерения для всех углов, указанных в таблице.

9.  Результаты занести в таблицу.

10. Установить переключатель в положение 2  и повторить все измерения п.п. 5-9 для силы тока .

11. Вычислить среднее значение силы тока для каждого угла по формуле .

12. Рассчитать для каждого угла горизонтальную составляющую индукции по формуле (3). ( значения  и  указаны на установке).

13. Рассчитать среднее значение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли .

14. Рассчитать абсолютные погрешности каждого измерения по формуле .

15. Рассчитать среднее значение абсолютной погрешности .

16.  Рассчитать относительную погрешность по формуле

.

17. Результат эксперимента представить в виде:

                               

Таблица

 

мА

дел

град

  -

дел

мА

дел

мА

мА

Тл

Тл

%

1

20

0,36

2

25

0,47

3

30

0,58

4

35

0,70

5

40

0,84

6

45

1,00

7

50

1,19

8

55

1,43

9

60

1,73

ср

Контрольные вопросы (для защиты)

  1.  Как устанавливается магнитная стрелка в магнитном поле? Почему?
  2.  Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа. Как определить направление векторов индукции магнитного поля, образованного круговым током?
  3.  Объясните устройство и принцип действия тангенс-гальванометра.
  4.  Почему следует ориентировать катушку тангенс-гальванометра в направлении магнитного меридиана?
  5.  В чем заключается принцип суперпозиции магнитных полей?

Рекомендуемая  литература

  1.  Федосеев В. Б. Физика / В. Б. Федосеев. – Ростов н/Д: Феникс, 2009.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 3 / И.В. Савельев. – СПб.: Лань, 2006.

3. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высш. шк, 2004.

  1.  Кунаков В.В. Магнетизм: учеб.-метод. пособие / В.В. Кунаков [и др.]. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011.

Редактор Т.В. Колесникова

________________________________________________________

В печать 19.01.2012.

Объём 0,5 усл. п.л. Офсет. Формат 60x84/16.

Бумага тип №3. Заказ №     .Тираж 60 экз. Цена свободная

________________________________________________________

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84021. Теоретические взгляды Г. Мюнстерберга, их значение 21.85 KB
  Мюнстерберга их значение Самой пожалуй важной сферой интересов Мюнстерберга выступила индустриальная психология понимавшаяся им чрезвычайно широко в его работах на эту тему освещались проблемы профориентации в частности с применением психодиагностических процедур управления персоналом повышения трудовой мотивации и производственной дисциплины преодоления негативного влияния монотонного труда и т. Мюнстерберг доказывал что наилучший способ повысить производительность труда подбирать работникам должности которые соответствуют их...
84022. Бихевиоризм и теоретические воззрения А. Маслоу 23.23 KB
  Маслоу А́брахамМасло́у Авраам Масло́в англ. Широко известна иногда приписываемая Маслоу так называемая Пирамида Маслоу диаграмма иерархически представляющая человеческие потребности. Его модель иерархии потребностей нашла широкое применение в экономике занимая важное место в построении теорий мотивации и поведения потребителей Бихевиоризм и психоанализ или дефицитарные психологии как называл их Маслоу избегали многих культурных социальных и индивидуальных аспектов проявления человека таких как креативность любовь альтруизм...
84023. М.П. Фоллет и идеи гармонии труда и капитала 23.73 KB
  Фоллет и идеи гармонии труда и капитала М. Фоллет привнесла в изучение предприятий бизнеса и менеджмента концепции которые она разработала на основе знаний политологии и личного практического опыта приобретенного во время работы на руководящих должностях в общественной сфере деятельности. Фоллет мышление и практическое действие являются не изолированными видами деятельности а составляющими единого процесса в котором каждая из них может предшествовать другой и иметь по сравнению с ней большее или меньшее значение. Фоллет предлагает...
84024. Новые тенденции в развитии современной теории менеджмента 17.06 KB
  Интеграционные процессы как во внутренней среде так и во внешней во внешней среде интеграция бывает вертикальная холдинг и горизонтальная ФПГ ассоциация объединение.
84025. Вклад Д. Макгрегора в развитие идей поведенческой школы менеджмента 24.84 KB
  Макгрегора в развитие идей поведенческой школы менеджмента В начале 50х годов МакГрегор впервые сформулировал свои идеи об управлении которые в 1960 году были опубликованы в его главном труде TheHumnSideofEnterprise Человеческая сторона предприятия. МакГрегор утверждал что существует два вида менеджмента персонала первый из которых основывается на теории X а второй на теории Y. К сожалению отмечает МакГрегор в условиях современного индустриального общества интеллектуальный потенциал человека используется не полностью....
84026. Вклад П. Друкера в развитие мировой управленческой мысли 23.5 KB
  Друкера в развитие мировой управленческой мысли Живя и работая в Лондоне Питер Друкер выпускает свои первые книги 1939 и 1942 гг. Идеи высказанные Друкером в данных работах заинтересовали одного из руководителей Дженерал Моторс который пригласил его провести исследование высшего управленческого звена компании и основных принципов его функционирования. На основе данного исследования и опыта работы в консалтинговых проектах выполнявшихся им для других крупных корпораций Дженерал Электрик Сиарс Робак Друкер выпустил еще две работы:...
84027. Паркинсон С.Н. и его теоретические мировоззрения 24.1 KB
  Обратное этому утверждение гласит, что: «самым занятым является тот человек, который имеет свободное время». Причины разрастания работы заключаются в желании чиновников «множить число подчиненных, а не соперников» и «создавать работу друг для друга»
84028. Советская школа управления- теоретические взгляды Н.К. Гастева 21.38 KB
  Гастева В основе педагогической доктрины Гастева идея социального инженеризма воплотилась в установочном методе ЦИТа который Гастев расценивал как основу реформы всей системы обучения и воспитания общепедагогический метод формирования человеческих способностей. Гастев выдвинул идею алгоритмизации и программирования обучения и воспитания. Особым элементом системы ЦИТа были поэтапный контроль и экспертиза качества обучения. Для организации обучения создавались установочные цехи.
84029. Вклад А.А. Богданова в развитие советской школы управления 22.91 KB
  Богданова в развитие советской школы управления Сформулированная и разработанная А. Богдановым Тектология явилась одной из первых концепций общего учения об организации. Богданов отмечал взаимосвязь организации с внешней средой. Богданов высказал идею о необходимости системного подхода к изучению организационной науки дал характеристику системы и ее элементов показав что организационное целое оказывается больше простой суммы его частей.