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

63077. Правильные и неправильные глаголы 40.61 KB
  Соответствия словам русского языка: cловам на -ция (революция, нация, абстракция) соответствуют английские слова на -tion (revolution, nation, abstraction); словам на -сия (профессия, экспрессия) соответствуют английские слова на -sion (profession, expression).
63078. Методика викладання географії. Самостійні роботи 239.5 KB
  Незважаючи на різноманітні трактування поняття «критичне мислення», загальний зміст їх зводиться до такого: критично мислити – значить усвідомлено оцінювати, міркувати, мислити, тобто проявляти людиною психічну...
63080. Методика проведення вступного інструктажу під час уроку виробничого навчання на тему «Підготовка самохідних машин до роботи» 59.77 KB
  Метою курсової роботи є закріплення, поглиблення й систематизація наукових знань і практичних навичок студентів з проведення вступного інструктажу на тему: «Підготовка самохідних машин до роботи».
63081. Уроки физической культуры в начальных классах 3.14 MB
  Уроки физической культуры — основная форма обучения, воспитания и развития учащихся. В процессе обучения физическим упражнениям дети с нарушениями интеллекта приучаются выполнять их в различных условиях: утром при проведении зарядки, на уроках письма, математики, ручного труда.
63082. РОЗВИТОК МОРСЬКИХ ПОРТІВ У КОНТЕКСТІ РОЗШИРЕННЯ ТРАНСПОРТНО-РОЗПОДІЛЬЧОГО ТА ТРАНЗИТНОГО ПОТЕНЦІАЛУ УКРАЇНИ 29.48 KB
  Загальна характеристика проблеми Чинники які обумовлюють зростаючу роль морських портів. У цьому контексті зростатиме роль морських портів як однієї із найважливіших ланок національної транзитно-транспортної інфраструктури.
63085. Географія основних галузей промисловості світу 19.56 KB
  Мета: формувати в учнів систему знань про основні галузі промисловості світу; продовжити навчання учнів навичкам колективної роботи в ході вивчення нового матеріалу; вдосконалення вміння учнів працювати із компютером статистичним матеріалом складати...