50280

ОПЕРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ МЕТОДОМ ТАНГЕНС-ГАЛЬВАНОМЕТРА

Лабораторная работа

Физика

Тангенс-гальванометр - это прибор состоящий из короткой по длине катушки индуктивности радиуса R и подвижной магнитной стрелки вертикальная ось которой закреплена в геометрическом центре катушки рис. 4 Магнитное поле созданное током протекающим по виткам катушки тангенс-гальванометра направлено вдоль оси катушки и перпендикулярно плоскостям витков с током. 2 Величина напряженности магнитного поля в центре N круговых токов короткой катушки индуктивности может быть найдена по закону Био-Савара-Лапласа 3 где I ...

Русский

2014-01-20

130.5 KB

10 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4-01

ОПЕРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ МЕТОДОМ ТАНГЕНС-ГАЛЬВАНОМЕТРА

  1.  Цель работы: определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли.
  2.  Теоретические основы.

В пространстве, окружающем Землю, существует магнитное поле. Схема силовых линий магнитного поля Земли изображена на рис. 1. Направление силовых линий можно определить с помощью магнитной стрелки (рис. 2), которая подвешивается так, чтобы точка ее закрепления на нити совпадала с центром тяжести стрелки. Тогда стрелка ориентируется по касательной к силовой линии магнитного поля Земли, т.е. по направлению магнитного меридиана. Вектор напряженности магнитного поля Земли , в общем случае, можно представить суммой его горизонтальной   и вертикальной  составляющих

.      (1)

              

  Рис. 1        Рис. 2

Горизонтальная составляющая  является одной из основных характеристик магнитного поля Земли. Ее значение можно вычислить через угол отклонения  магнитной стрелки тангенс-гальванометра (рис. 3).

Тангенс-гальванометр – это прибор, состоящий из короткой по длине катушки индуктивности радиуса R и подвижной магнитной стрелки, вертикальная ось которой закреплена в геометрическом центре катушки (рис. 3). При отсутствии в катушке тока магнитная стрелка устанавливается в направлении .

             Рис. 3       Рис. 4

Магнитное поле , созданное током, протекающим по виткам катушки тангенс-гальванометра, направлено вдоль оси катушки и перпендикулярно плоскостям витков с током. Тогда в горизонтальной плоскости поверхности Земли обнаруживаются взаимно ортогональные поля  и , и магнитная стрелка ориентируется по направлению вектора результирующего магнитного поля Н, равного сумме векторов  и  (рис. 4): . (2)

Величина напряженности магнитного поля в центре N  круговых токов короткой катушки индуктивности может быть найдена по закону Био-Савара-Лапласа

     ,     (3)

где I – сила тока в витках катушки, N – число витков, R – радиус витков, dl – элемент длины окружности катушки.

Вектора напряженностей магнитного поля Земли из уравнения (2) составляют прямоугольный треугольник (рис. 4), откуда найдем тангенс угла отклонения магнитной стрелки  .      (4)

По формуле (3), находим            .      (5)

3.1. Краткое описание экспериментальной установки

Принципиальная схема установки и ее внешний вид представлены на рис. 5 и 6, соответственно.

Рис. 5. Принципиальная схема установки.

Рис. 6. Внешний вид установки.

Здесь: a, b – клеммы источника напряжения U постоянного тока; K – выключатель источника питания; A – амперметр источника напряжения, контролирующий ток в витках катушки тангенс-гальванометра; R1, R2, R3 – активные сопротивления дискретного реостата источника питания; СК – скользящий контакт штурвального зубчатого колеса дискретного реостата источника питания (совмещен с амперметром А); П – двухполюсный переключатель (тумблер), позволяющий менять направление тока в витках катушки тангенс-гальванометра; Т-г – тангенс-гальванометр, состоящий из короткой по длине катушки и свободно вращающейся магнитной стрелки МС, помещенной в центр катушки.

3.2. Методика проведения эксперимента

  1.  Установить плоскость катушки тангенс-гальванометра в плоскости магнитного меридиана Земли. Для этого надо совместить вертикальную плоскость катушки с направлением магнитной стрелки МС.
  2.  Включить источник питания, замкнув ключ К.
  3.  Задать одно из направлений тока I в катушке, установив рычажок тумблера П, например, в крайнее верхнее положение.
  4.  С помощью переключателя СК установить по очереди значения силы тока 100, 300 и 500мА, по ходу фиксируя соответствующие углы отклонения  магнитной стрелки МС. Результаты занести в таблицу 1.
  5.  После этого задать другое направление тока I в катушке, переведя рычажок тумблера П в противоположное крайнее положение.
  6.  Проделать действия из п.4, определяя  значения углов . Результаты занести в таблицу 1.


Таблица 1.  

 п/п

,

,

,

 НiГ,  А/м

, А/м

1

100

2

200

3

300

Средние значения  и

3.3. Обработка результатов экспериментов

  1.  По данным таблицы 1 вычислить средние арифметические значения углов отклонения магнитной стрелки для каждого значения силы тока   в катушке тангенс-гальванометра по формуле

.

  1.  По формуле (5) при вычислить  для каждого значения силы тока  в катушке тангенс-гальванометра. Результаты занести в таблицу 1.
  2.  Рассчитать абсолютную ошибку измерений и результат представить в виде

.

  1.  Рассчитать относительную ошибку измерений

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61966. Организация физпауз с учётом особенностей урока 180.97 KB
  3й урок активные возбуждённые энергичные. Это самый благоприятный для усвоения трудного нового материала урок.
61967. Особливості уроку інформатики 17.53 KB
  Використання компютера разом з методично доцільними педагогічними програмними засобами дозволяє вдосконалити стиль та прийоми роботи вчителя за рахунок перекладання на компютер рутинних операцій і забезпечення вчителеві творчого підходу до розвязування завдань навчання і виховання.
61969. Диоксид кремния в природе и жизни человека 29.35 KB
  Цели урока: рассмотреть строение физические и химические свойства диоксида кремния. Показать значение диоксида кремния в природе и жизни человека дать понятие о силикатной промышленности о производстве стекла и цемента показать применение этих материалов в народном хозяйстве.
61970. Обозначение мягкости согласных с помощью буквы Ю 19.63 KB
  Задание выполним в парах. Задание восстановите последовательность. Каков первый пункт Предлагаю выполнить задание в парах. Я приготовила для вас задание повышенной сложности Чем отличается это задание от предыдущих...
61971. Деление на 8 равных частей 41.68 KB
  Учащиеся проверяют свою готовность к уроку. Учащиеся приветствуют учителя. Учащиеся отвечают на вопросы учителя. Учащиеся выполняют указания учителя.
61973. Нарезание крепежной резьбы 25.05 KB
  Цели урока: Обучающая: научить учащихся нарезать наружную резьбу круглой плашкой. Пользоваться справочными таблицами правильно и безопасно с точки зрения т б применять режущий и мерительный инструмент для нарезании наружной резьбы.