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

16177. Криминальные организации. Учебное пособие 518 KB
  Криминальные организации Преступность вымогательство и политика американского города. От автора Эта книга совместный труд прошедший множество стадий прежде чем принять настоящую форму. Я обязан огромному числу людей за их помощь. Филипп Дженкинс из ...
16178. Муниципальное право России. Учебное пособие 628.5 KB
  СЕРИЯ ПОДГОТОВКА К ЭКЗАМЕНУ И. В. Постовой Муниципальное право России вопросы и ответы МОСКВА Юриспруденция 2000 УДК35 ББК 67.401 П63 П63 Постовой Н.В. Муниципальное право России: Вопросы и ответы. М.: Юриспруденция 2000. 128 с. С
16179. Тактика допроса на предварительном следствии. Учебное пособие 2.4 MB
  Порубов Н. И. Тактика допроса на предварительном следствии: Учебное пособие. М.: Издательство БЕК 1998. 208 с. В книге на основе действующего законодательства последних достижений криминалистики данных психологии логики и педагогики рассматривается допрос в проце
16180. Правовое положение холдингов в России. Учебное пособие 1.15 MB
  Правовое положение холдингов в России Предисловие Настоящая книга посвящена теме которая представляет большой интерес для практики и науки. Практика хозяйственной деятельности в настоящее время требует объединения усилий субъектов для достижения поставл...
16181. Искусство речи на суде. Учебное пособие 1.46 MB
  Искусство речи на суде Пороховщиков П.С. Искусство речи на суде. Тула издательство Автограф 2000 г. Воспроизводится по изданию 1910 г. Главная задача книги это исследование судебного говорения и установление его методов. Книга адресована студентам юридических...
16182. Язык и стиль судебных документов. Учебное пособие 506.5 KB
  Издание второе переработанное и дополненное. Сборник подготовлен Федеральным арбитражным судом СевероЗападного округа при содействии Совета судей Российской Федерации Союза юристов России и финансовой поддержке ФГУП Росэнергоатом. Автор идеи и руководитель пр
16183. История государства и права зарубежных стран. Учебное пособие 1.41 MB
  Попова ИСТОРИЯ ГОСУДАРСТВА И ПРАВА ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАН Об авторе Содержание курса Программа курса Введение Вводный раздел Тема 1. ГОСУДАРСТВО И ПРАВО ДРЕВНЕГО ВОСТОКА Тема 2. ГОСУДАРСТВО И ПРАВО ДРЕВНЕЙ ГРЕЦИИ И ДРЕВНЕГО РИМА Тема 3. ФЕОДАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВО В ...
16184. Уголовный закон и его обратная сила. Учебное пособие 375 KB
  Данная работа посвящена вопросам действия уголовного закона во времени. Автор комментирует соответствующие нормы уголовного законодательства ряда зарубежных государств, раскрывает основные положения Уголовного кодекса Российской Федерации о действии уголовного закона во времени и его обратной силе
16185. Международное частное право. Учебное пособие 994.5 KB
  7.93 Рецензент кандидат юридических наук А. М. Сытник Международное частное право высшая математика юриспруденции. Профессор М.М.Богуславский. ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ С недавних пор говорить о невмешательстве в частные дела стало модным. Однако говорит...