50128

Визначення горизонтальної й вертикальної складових індукції магнітного поля Землі за допомогою земного індуктора

Лабораторная работа

Физика

Визначення горизонтальної й вертикальної складових індукції магнітного поля Землі за допомогою земного індуктора. Вертикальну площину в якій лежить вектор а отже й вісь магнітної стрілки називають площиною магнітного меридіану. Прилад під'єднаний до затискачів мілівеберметр або балістичний гальванометр можна проградуювати так щоб він безпосередньо показував зміну магнітного потоку який пронизує витки індуктора. Нехай вісь індуктора орієнтована горизонтально в площині магнітного меридіана площина витків теж горизонтальна.

Украинкский

2014-01-16

176 KB

1 чел.

Лабораторна робота № 11.

Визначення горизонтальної й вертикальної складових індукції магнітного поля Землі за допомогою земного індуктора.

Теоретичні відомості

У просторі, який оточує Землю, існує магнітне поле, лінії  індукції якого зображені на рис. 5.14а. Північний магнітний полюс N знаходиться поблизу південного ( Пд. ) географічного  і навпаки, південний магнітний - біля північного географічного ( Пн ) полюсу.

У будь-якій точці земної поверхні напрям вектора магнітної індукції , який збігається з напрямом північного кінця вільної магнітної стрілки, утворює кут  з лінією горизонту      ( рис.5.14 б ). Цей кут називають магнітним схиленням. Вертикальну площину, в якій лежить вектор  (а отже, й вісь магнітної стрілки ), називають площиною магнітного меридіану.

Вектор магнітної індукції поля Землі можна розкласти на дві складові: горизонтальну  й вертикальну  ( рис. 5.14 б ). У межах лабораторії магнітне поле Землі можна вважати однорідним.

У даній роботі  і  визначають за допомогою земного індуктора. Це плоска дротяна котушка досить великого радіуса із значним числом витків, яка може вільно обертатися навколо осі, що проходить через один з її діаметрів (рис. 5.15).

При повороті земного індуктора в магнітному полі Землі змінюється магнітний потік через поверхню, обмежену його витками, і відповідно до (5.34) на   затискачах індуктора  виникає ЕРС індукції. Прилад, під'єднаний до затискачів (мілівеберметр, або балістичний гальванометр), можна проградуювати так, щоб він безпосередньо показував зміну магнітного потоку, який пронизує витки індуктора.

Нехай вісь індуктора орієнтована горизонтально в площині магнітного меридіана, площина витків теж горизонтальна. При повороті індуктора на 180° його витки будуть перетинати лише вертикальну складову  індукції магнітного поля Землі. Зміна магнітного потоку, що пронизує витки,

Фв = Фв – ( -Фв ) = 2Ввs ,     (5.50)

де s - площа, охоплена витками; s = , d - діаметр витка. Зміну магнітного потоку Фв можна безпосередньо реєструвати мілівеберметром, який під'єднано до затискачів індуктора. Тоді

Вв =      (5.51)

Аналогічно можна визначити горизонтальну складову Вг , якщо вісь індуктора - вертикальна, а початкове положення площини витків перпендикулярне до площини магнітного меридіана:

Вг =      (5.52)

Зміну магнітного потоку Фв і Фг можна також визначити за допомогою балістичного гальванометра, який під'єднується замість мілівеберметра. При зміні магнітного потоку через площину витків індуктора в ньому індукується ЕРС, в результаті чого через гальванометр проходить деяка кількість електрики q: 

q =,      (5.53)

де R – опір витків. При цьому рамка гальванометра повертається на деякий кут.

За формулою (5.53) Ф = qR але q =  , де  - чутливість гальванометра;  - балістичне відхилення ( максимальне відхилення світлового зайчика ) при швидкому повороті індуктора на 180°. Тоді

;      ,     (5.54)

де с- постійна приладу ( ії значення вказане на робочому місці ), Вб/под.

Підставивши значення з (5.54) у (5.51) і (5.52), дістанемо:

Вв =        (5.55)

Вг =        (5.56)

Тоді індукція магнітного поля Землі

В =       (5.57)

Таким чином, задача зводиться до визначення вертикальної й горизонтальної складових індукції магнітного поля Землі за формулами (5.55), (5.56) при під'єднанні до індуктора гальванометра або за (5.51), (5.52), якщо використовується мілівеберметр.

Порядок виконання доботи

  1.  Під'єднати вимірювальний прилад до затискачів індуктора.
  2.  Встановити вісь обертання індуктора горизонтально в площині магнітного меридіана, а площину витків - перпендикулярно до площини магнітного меридіана.
  3.  Швидко повернувши витки індуктора на 180°, визнають за гальванометром балістичне відхилення або за веберметром - зміну магнітного потоку.
  4.  Повторити виміри п'ять - десять разів, повертаючи кожен раз прилад у початкове положення. Результати вимірів занести в табл. 1.

     Таблиця 1.   

№ п/п

С

Вв

1

2

3

4

5

Середнє значення

  1.  Встановити вісь обертання індуктора вертикально, а площину витків – перпендикулярно до площини магнітного меридіану. Повторити виконання пунктів 3, 4, визначивши  або Фг. Результати вимірів занести в таблицю 2.

Таблиця 2.

№ п/п

г

Вг

, %

1

2

3

      4

      5

Середнє

Значення.

  1.  Виміряти діаметр кола між серединами витків індуктора.
  2.  Визначити , , використавши формули (5.55), (5.56), або (5.51), (5.52).
  3.  Користуючись формулою (5.57), обчислити В.
  4.  Обчислити абсолютну і відносну похибки результатів.

Контрольні запитання.

  1.  Дати визначення вектора індукції магнітного поля і магнітного потоку. У яких одиницях ( за CІ ) вимірюється індукція магнітного поля й магнітного потік?
  2.  Накреслити схему силових ліній магнітного поля Землі.
  3.  Сформулювати закон електромагнітної індукції.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28907. Внешняя политика Советского Союза в 1945—1984 гг. 44.5 KB
  Победа в Великой Отечественной войне решающая роль во Второй мировой войне существенно укрепили авторитет СССР его влияние на международной арене. СССР стал одним из создателей Организации Объединенных Наций постоянным членом Совета Безопасности. Трумэн предложил образовать военнополитический союз западных стран создать на границах СССР сеть военных баз развернуть программу экономической помощи европейским странам пострадавшим от фашистской Германии доктрина Трумэна. Реакция СССР была вполне предсказуема.
28908. Цели и этапы перестройки 26.5 KB
  Горбачевым перестройка нашла живой отклик во всех слоях советского общества. Если говорить коротко то перестройка€ означала: создание эффективного механизма ускорения социально экономического развития общества; всестороннее развитие демократии укрепление дисциплины и порядка уважениек ценности и достоинству личности; отказ от командования и администрирования поощрение новаторства; решительный поворот к науке соединение научно технических достижений с экономикой и многое другое. К началу 1990х годов перестройка завершилась...
28909. Перестройка и распад СССР (1985–1991 гг.) 46.5 KB
  Перестройка и распад СССР 19851991 гг. В стране был введен пост президента первым президентом СССР стал Горбачев. В марте была отменена 6 статья Конституции СССР о руководящей роли КПСС. I Съезд народных депутатов СССР 1989 г.
28910. Внешняя политика в годы перестройки 24.5 KB
  ; XXVII съезд КПСС анализировал перспективы мирового развития исходя из концепции противоречивого но взаимосвязанного по сути дела целостного мира. Было признано что жизнеспособность мирового сообщества в многовариантности развития в его многоликости: национальной духовной социальной политической географической культурной. А поэтому каждая страна должна быть свободна в выборе пути к прогрессу; 5 необходимость отказа от осуществления собственного развития за счет других стран и народов а также учета баланса их интересов поиска...
28911. Человечество в конце XX-начале XXI веков 24 KB
  мир всё в большей степени взаимозависимый столкнулся с угрозой которая может быть предотвращена только общими усилиями. Всё больше и больше кажется что мир должен либо исчезнуть либо выжить как единое целое. Глобальная угроза которую сулит разрушение окружающей среды и истощение материальных и энергетических ресурсов была не первым материальноэнергетическим кризисом с которым столкнулся мир. мир снова застрял в историческом узком месте выбраться из которого можно при помощи новых технологий включая исследования в области...
28912. Становление новой российской государственности 45.5 KB
  Проведенные изменения пришли в противоречие с положениями Конституции РСФСР 1977 года. Ельцин в обращении к гражданам России объявил о введении в стране президентского правления вплоть до принятия новой Конституции. На основании решений референдума Президент приступил к разработке новой Конституции. Верховный Совет данный указ президента признал не соответствующим Конституции и в свою очередь принял решение о смещении президента как нарушившего Конституцию.
28913. Радикальная социально-экономическая модернизация 43.5 KB
  Конкурентный рынок мог утвердиться только на базе частной собственности поэтому необходимо было приватизировать передать в частную собственность значительную часть предприятий ограничить роль государства как хозяйствующего субъекта. Следующим этапом реформ стала приватизация государственных предприятий. Согласно ей было проведено акционирование государственных предприятий 51 акций распределялись между работниками предприятий а остальные поступали в открытую продажу: каждому россиянину выдавался приватизационный чек ваучер стоимостью...
28914. Основные направления внешней политики России в новой геополитической ситуации (1991–2002 гг.) 43.5 KB
  Провозглашалась невозможность решения международных проблем силовыми методами. Универсальным способом решения международных вопросов объявлялся баланс интересов приоритет общечеловеческих ценностей над классовыми. Конструктивное решение международных проблем возможно только путем мирных переговоров путем учета законных национальных интересов всех стран мира. В этих условиях неимоверно возрастает роль ООН в решении международных проблем.
28915. Февральская революция 1917 г. и свержение самодержавия 38.5 KB
  Специфика исторического процесса в России спрессовала во времени и пространстве фундаментальные проблемы общественного преобразования разных эпох. Особую остроту и зрелость революционной ситуации в России к началу 1917 г. Заявив что судьбу политического строя в России должно решать Учредительное собрание. Самодержавие в России окончательно пало.