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

17643. Аналіз поляризованого світла 42.56 KB
  Аналіз поляризованого світла. Используя поляризатор можно определить направление поляризации линейно поляризованной световой волны. Для этого вращают поляризатор относительно оси светового пучка и наблюдают за изменениями интенсивности прошедшего света. Если при...
17644. Багатопроменева інтерференція еталон Фабрі-Перо 961.05 KB
  Багатопроменева інтерференція : еталон ФабріПеро. Дифракційна гратка – приклад багатопроменевої Інтерференції. Еталон ФабріПеро – 2 дзеркала розділені проміжком Пучок багато разів проходить через нього. форлиЕйрі: різниця фаз між 2ома сусідніми пучками: δ=2n ...
17645. Вектор Джонса для типових станів поляризації 83.63 KB
  Вектор Джонса для типових станів поляризації. Загальний вигляд для де tg=Ax/Ay Из конспекта Всё напечатанное далее взято из энциклопедии: При аналитич. описании пооляризации обычно не рассматриваються временные и пространственные изменений эл. магн. волны. Наиб. пр
17646. Властивості фотонів 30.19 KB
  Властивості фотонів. Поняття фотон вперше вивів Л’юіс 1929 р. Фотон – квант електромагн. поля. Властивості фотона: 1. Енергія і імпульс: стала Планка момент імпульсу фотона. / / коментар Для фотона: . Фотон завжди релятивіська частинка. 2. А точніше:...
17647. Голограма Лейта і Упатнієкса (позаосьова) 19 KB
  Голограма Лейта і Упатнієкса позаосьова. Голографія – метод запису та відновлення світлових хвиль що заснований на явищах інтерференції та дифракції когерентних пучків світла тобто безлінзове отримання оптичних зображень шляхом відновлення хвильового фронту. Іде
17648. Двопроменева інтерференція Інтерферометр Майкельсона 46.26 KB
  Двопроменева інтерференція: Інтерферометр Майкельсона. Світло від протяжного джерела світла S потрапляє на плоско паралельну розділювальну пластинку P1 покриту напівпрозорим тонким шаром срібла або алюмінію. Ця пластинка частково пропускає частково відбиває світло
17649. Двопроменева інтерференція інтерферометр Релея 23.48 KB
  Двопроменева інтерференція інтерферометр Релея Когерентні хвилі одержують поділом пучка хвиль. За допомогою двопроменевої інтерференції вимірюють : оптичну густину речовини дослідження зміни густини середовища в часі виміри лінійних зсувів тіл гравіметр
17650. Дисперсійна призма кутова дисперсія, роздільна здатність 69.56 KB
  Дисперсійна призма: кутова дисперсія роздільна здатність. Дисперсійна призма – призма з прозорого для досліджуваного випромінювання матеріалу використовується для отримання дисперсії електромагнітного випромінювання. Кутова дисперсія і роздільна здатність є важ
17651. Дифракція на краю екрана. Спіраль Корню 98.87 KB
  Дифракція на краю екрана. Спіраль Корню. В деяких задачах краще розбивати хвильовий фронт на смугові зони – зони Шустера. Припустимо хвильовий фронт плоский. Площина хвильового фронту AB перпенд. до площини. Проведемо коаксіальні циліндричні поверхні вісь яких – точка P...