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

3833. Дослідне вивчення властивостей математичного маятника. 96.5 KB
  Дослідне вивчення властивостей математичного маятника. Мета роботи: Перевірити справедливість формули періоду коливань математичного маятника для різних довжин маятника і різних кутів відхилення від положення рівноваги. Прилади і матеріали: Штатив...
3834. Исследование температурной зависимости электропроводности твердых тел 132 KB
  Исследование температурной зависимости электропроводности твердых тел/ Цель работы: Установление опытным путем законов изменения электропроводности твердых тел при их нагревании и определение энергии активации полупроводника. Теоретические исслед...
3835. Определение влажности воздуха 98.5 KB
  Определение влажности воздуха Приборы и принадлежности: Психрометр, барометр, пипетка и сосуд с водой. Теория работы и описание прибора Такие явления, как быстрота испарения, высыхание различных веществ, тканей, увядание растений, состояние организм...
3836. Определение удельной теплоты парообразования 135 KB
  Определение удельной теплоты парообразования Приборы и принадлежности: Кипятильник, сухопарник, термометр, штатив, технические весы, разновес, барометр-анероид, калориметр, сосуд с водой, стакан. Рис. 12 Теория работы и описание приборов Парообразов...
3837. Физический маятник 88 KB
  Цель работы: Экспериментальное определение физических характеристик колебаний физического и математического маятников. Имеется в виду сравнить экспериментальное и расчётное значение периода колебаний физического маятника и период колебаний математич...
3838. Определение ускорения свободного падения 146.5 KB
  Определение ускорения свободного падения Цель: Изучение динамики движения тел в поле гравитационного притяжения. Задача: измерение ускорения свободного падения с помощью математического и физического маятников Оборудование: универс...
3839. Обработка результатов измерений 95.21 KB
  Обработка результатов измерений. Табличное значение попадает в полученный нами интервал. Выберем на этой прямой достаточно удаленные друг от друга точки А (0,1;50) и В(0,8;300). По их координатам вычислим массу тележки как угловой коэффициент прямой...
3840. Дослідження параметрів вільних коливань фізичного маятника 141.5 KB
  Дослідження параметрів вільних коливань фізичного маятника Мета: вивчення закономірностей вільних коливань фізичного маятника. Використання комп’ютерного моделювання фізичних процесів у пакеті Interactive Physics...
3841. Математический и физический маятник 42.5 KB
  Цель: изучение зависимости периода колебаний от параметров маятников и измерение на этой основе величины ускорения свободного падения. Оборудования: секундомер, математический маятник (шарик на нити на штативе), физический маятник (кольцо и обруч на...