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

69059. Вспомогательные языки XML. Обработка документов XML 267.5 KB
  Стандартизованный набор элементов и атрибутов HTML позволяет создавать программы просмотра (Web-браузеры) и графические редакторы документов HTML, пригодные для обработки любого документа HTML.
69060. Языки XSLT. Связывание документов XML с таблицами стилей 300.5 KB
  Наиболее простым способом форматированного вывода документов XML в Web-браузерах является связывание документа XML с внешними таблицами стилей. Для такого связывания в спецификации W3 «Связывание таблиц стилей с документами XML (Associating Style Sheets with XML documents)»...
69061. Создание текстовых узлов в XSLT 212.5 KB
  Символьные данные, содержащиеся в документе, организуются в виде текстовых узлов. Последовательности символов, встречающиеся в документах, в целях экономии никогда не разбиваются на два или более текстовых узла, а текстовые узлы никогда не бывают пустыми.
69062. Форматирование чисел в XSLT 204 KB
  XSLT предоставляет мощные возможности для форматирования строкового представления чисел при помощи функции format-number и элемента xsl:decimal-format. Запись функции имеет следующий вид: строка format-number(число, строка-формата, имя-decimal-format)
69063. Розподiлена архітектура компонентних систем 1.78 MB
  Архітектура – це набір значущих рішень з приводу організації системи програмного забезпечення, набір структурних елементів та їх інтерфейсів, за допомогою яких компонується система, разом з їх поведінкою, обумовленою у взаємодії між цими елементами, компонування елементів у підсистеми, що поступово...
69064. Архітектура веб-застосувань ASP.NET. Розробка веб-застосувань на платформі .NET 273.54 KB
  Вона містить безліч готових елементів керування застосовуючи які можна швидко створювати інтерактивні webсайти.NET Frmework і фактично є платформою для створення вебзастосувань і вебсервісів що працюють під керуванням IIS. Також істотно скорочується обсяг коду написаного уручну за рахунок...
69065. Основи технології ASP.NET 604 KB
  Принципи розробки користувацького інтерфейсу Інтернет-застосувань. Питання побудови користувацького інтерфейсу є одними з найважливіших у процесі розробки застосування. У разі розробки Веб-застосування, вони є особливо актуальними, оскільки процес створення користувацького інтерфейсу...
69066. Архітектура ADO.NET 351 KB
  На початку 1990 років існувало декілька постачальників баз даних, кожен з яких мав власний інтерфейс. Якщо застосуванню було необхідно підключатися до кількох джерел даних, для взаємодії з кожною з баз даних був необхідний нестандартний код.
69067. Основи технології ADO.NET. Автономні дані 269.5 KB
  Коли застосовується цей підхід, дані виключають будь-які операції з ними у сховище в момент їх вилучення. Код застосування повністю відстежує всі дії користувача, зберігання інформації та визначення того, коли нова команда повинна бути сгенерирована і виконана.