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

7 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

57654. It’s your planet! 63 KB
  I am very glad to see you! I hope that everybody is in order. Look at the pictures and try to guess the topic of our lesson. Yes, exactly – it is “It’s our planet”. I suppose this topic will be interesting for you, because nature is our home and our duty is to respect its rights.
57655. Політична система Великої Британії 60.5 KB
  Good morning boys and girls, collogues and guests! Today we got together to discuss the problem: “British political system and the role of Queen Elizabeth II and the Parliament.”
57656. MY FUTURE PROFESSION 56.5 KB
  Teacher: Good morning, children! I am glad to see you! Pupils: Good morning, teacher! We are glad to see you too! Teacher: today we shall talk about professions and your future professions.
57657. Урок-пояснення нового матеріалу в початку вивчення розділу «США» 40 KB
  The USA – The official name of America is the USA or the US (cлайд 1). It was discovered by Christopher Columbus (cлайд 2). The country consists of 50 states (слайд 3). The capital of the USA is Washington (слайд 4). People speak English in America, so people from America and the UK can understand each other.
57658. Му School. At School 34.5 KB
  There are fifty two pupils form. The pupils play in the playground before classes. Some of them wear their school uniform: a white blouse or a shirt and a blue skirt or trousers. Before lessons they sing one or two songs.
57659. MY LAST VISIT TO THE SHOP 144.5 KB
  Practical: to practice pupils’ speech on the topic “Doing Shopping”; to revise vocabulary on the topic and urge pupils to use these words in their speech; to develop pupils’ speaking, reading, listening and writing skills on the topic...
57660. Sport. Kinds of Sports 43.5 KB
  Objectives: to develop students listening, reading, speaking and grammar skills; to revise and enrich students vocabulary on the topic; to practise group work; to motivate students to communicate with each other.
57661. Спорт у світі 85 KB
  Babe Didrikson Zaharias was one of the most extraordinary athletes of all time. She was a champion in basketball and golf. She also swam, boxed, played baseball and many other sports. In 1950, she was named the greatest woman athlete of the first hail of the 20th century.
57662. Відповідальність людей перед природою 32.5 KB
  Teacher: Look at the blackboard, please (слайд 1). Let`s read these quotations of famous people about nature. How do you understand them? Do you agree? What`s your opinion?