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

12680. Сочетание клавиш. Использование справки в Windows 2000 71.5 KB
  Лабораторная работа №3. Тема: Сочетание клавиш. Использование справки. 1. Цель работы Познакомится с основными сочетаниями клавиш ПК научится работать со справочной системой. Часть I 1. Общие сочетания клавиш Windows. Действие ...
12681. Стандартные приложения Windows. Комплекс программ мультимедиа Развлечения 107 KB
  Стандартные приложения Windows. Цель: Ознакомиться с работой стандартных приложений Windows. Программа Проводник. Проводник в своем первоначальном значении определялся как программаобозреватель локальных и сетевых ресурсов персональног
12682. Работа с дискетами: форматирование, копирование в Windows 91.5 KB
  Лабораторная работа №5. Тема: Работа с дискетами: форматирование копирование. Цель работы: Научится выполнять обслуживание дисков с помощью служебных приложений Windows. Содержание работы Проанализировать работу Буфера обмена используя Таблицу символов. ...
12683. Работа с окнами. Переключение между программами в Windows 53 KB
  Лабораторная работа №6. Тема: Работа с окнами. Переключение между программами. Цель работы: Научиться работать с окнами изучить сочетания клавиш. Содержание работы Открыть несколько программ: калькулятор WordPad Проводник Paint. Изменить размеры окон. Ра
12684. Архивирование файлов. Программа WinRAR, WinZip 79.5 KB
  Лабораторная работа №7. Тема: Архивирование файлов. Программа WinRAR WinZip. Цель работы Научиться создавать и распаковывать архивы освоить приемы работы с программами архиваторами. Содержание работы Создать архив с помощью программы WinRAR который включает 56фай...
12685. Запись и воспроизведение звуков в Windows 76.5 KB
  Лабораторная работа 8. Тема: Запись и воспроизведение звуков. Цель: Научиться работать со звуком: записывать воспроизводить. Для записи воспроизведения и редактирования звуковых файлов в Windows используется программа Звукозапись. Для работы данной программы требу
12686. Установка программ в Windows 91.5 KB
  Лабораторная работа № 9. Тема: Установка программ. Цель: Научиться устанавливать различное программное обеспечение. Установка программ. В процессе работы с компьютером постоянно возникает необходимость устанавливать новые программы и удалять те программы котор...
12687. Файловые системы в Windows. Файловые системы FAT, FAT 32, NTFS 66.5 KB
  Лабораторная работа №. Тема: Файловые системы. Цель: Изучить файловые системы FAT FAT 32 NTFS Файловая система – это общая структура определяющая в операционной системе наименование сохранение и размещение файлов. Файловая система отводит место для зап
12688. Решение уравнений в пакете MatLab 925 KB
  Лабораторная работа №1. Решение задач в MatLab Цель лабораторной работы – закрепление практических навыков решения задач в среде математического пакета MatLab необходимых выполнения лабораторных работ по дисциплине. Этап I. Решение уравнений в пакете MatLab Запустить п