Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли

Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Цель работы: определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс — гальванометра.

Приборы и принадлежности: тангенс — гальванометр, переключатель, реостат, миллиамперметр.

Краткое теоретическое введение По современным представлениям, магнитное поле Земли представляет собой диполь — двухполюсный магнит. Ось земного диполя или магнитоида, несколько смещена относительно оси вращения Земли, так как магнитные полюсы ее не совпадают с географическими. Кроме того, магнитные полюса не остаются на месте, а перемещаются — прецессируют по сложной траектории вокруг географических полюсов.

Магнитное поле земли имеет тороидальную форму со средней напряженностью 39,8 А/м.

Принято считать, что силовые линии магнитного поля выходят из Северного магнитного полюса и заканчиваются на Южном магнитном полюсе, то, согласно современным представлениям о магнитном поле Земли, силовые линии магнитного поля начинаются в Южном полушарии и заканчиваются в Северном полушарии.

Плоскость, проведенная через магнитную силовую линию и магнитные полюса, называется плоскостью магнитного меридиана. Линия пересечения этой плоскостью поверхности Земли называется магнитным меридианом. Так как напряженность магнитного поля Земли меняет свою ориентацию при переходе из Южного полушария в Северное, то её можно разложить на две составляющие: горизонтальную Н0 и вертикальную НВ.

Горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли для данного географического пункта определяют с помощью прибора, называемого тангенс — гальванометром.

Прибор состоит из одного или нескольких витков медной проволоки, расположенных вертикально. В центре витка на вертикальном острие помещена магнитная стрелка, положение которой определяется по лимбу.

Если виток тангенс — гальванометра установить в положение магнитного меридиана, то на стрелку действует горизонтальная составляющая магнитного поля Земли, и она устанавливается на нулевой отметке шкалы. Если пропустить ток через виток, то вокруг витка появится магнитное поле. Напряженность этого поля определяется по правилу правого винта, и направление вектора напряженности НТ зависит от направления тока в витке.

В этом случае на магнитную стрелку действуют два поля: магнитное поле Земли и магнитное поле витка с током. В результате магнитная стрелка отклоняется на угол ц, ориентируясь по результирующей НР полей, т. е.

НР=Н0+НТ.

.

Откуда.

.

Напряженность в центре витка с током определяется по закону Био-Савара-Лапласа:

(1).

где nчисло витков; I-сила тока; rрадиус витка.

Расчетная формула принимает вид:

(2).

Ход работы Сначала были сняты показания с тангенс — гальванометра по обоим концам стрелки для пяти различных значений тока. Полученные значения приведены в таблице 1.

Таблица 1 Показания тангенс гальванометра при пропускании тока 0,1ч0,5 А.

n=5.

r=0,115 м По формуле (1) определили НТ:

tg115=0.2679.

tg228. 5=0.5449.

tg337=0.7536.

tg443=0.9325.

tg548.50=1.1270.

По формуле (2) определили Н0:

H01=16.24.

H02=15.97.

H03=17.3.

H04=18.65.

H05=19.29.

По формуле (1) были рассчитаны значения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли и её среднее значение, которые также были занесены в таблицу 1.

Затем рассчитали погрешность измерения:

магнитный земля гальванометр двухполюсный.

Подставим и получим:

Запишем конечный результат в виде:

H0=(16.89+19.95) А/м.

Вывод: В ходе проделанной работы при помощи тангенс — гальванометра была определена горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли. Значение полученное в результате расчетов составляет H0=(16.89+19.95) А/м.