LABORATOR DE LUCRU № 1
Determinarea componentei orizontale a câmpului magnetic al Pământului
Obiectiv: Pentru a determina componenta orizontală a câmpului magnetic al Pământului cu ajutorul unui instrument numit tangentă-galvanometru.
Instrumente și accesorii:
Tangenta-galvanometru (n = numărul de rotații 65 transformă rotații cu raza de 14 cm);
Tip LM Milliammeter - 1;
Rezistor cu contactul glisant (200 ohmi);
baterie;
comutator;
cheie;
Conectarea cablurilor.
^
introducere teoretică
Pământul este un magnet imens naturale ale căror poli sunt situate în apropiere ( 300 km) de polii geografici, situat la sud magnetic polul S lângă polul nord geografic. și în apropiere de sud geografice - N. polul nord magnetic
poli magnetici W Erez Pământului poate deține linia cercurilor mari - meridianele magnetice (Figura 1). Conform datelor recente câmpul magnetic al Pământului asociat cu curenții care circulă pe suprafața miezului Pământului, și parțial pentru a curenților de magnetizare și pietre în centurile de radiații ale pământului. câmpul magnetic al Pământului într-o primă aproximare coincide cu dipol câmp magnetic (magnet direct) plasat în centrul Pământului.
Dacă în acest moment al acului magnetic al Pământului atârnă liber (adică atârnă în spatele centrului de masă, astfel încât să se poată roti în plan orizontal și vertical), apoi se stabilește în direcția câmpului magnetic al Pământului, la acel moment.
Câmpul Pământului magnetic, care se caracterizează prin trei elemente: componenta orizontală a NS. declinație magnetică (unghiul dintre meridianele geografice și magnetice) și înclinație magnetică (unghiul dintre vectorul și planul orizontal). Cunoașterea NT. și permite să se determine amploarea și direcția de intensitatea câmpului magnetic al Pământului, la un anumit punct.
Câmpul magnetic al Pământului este supus zilnic, anual, laic, etc. fluctuații. În consecință, modificarea și elemente de magnetism terestru.
Rețineți că un ac magnetic sau un cadru curent este stabilit într-o anumită direcție, sub influența vectorului inducției câmpului magnetic în locul vectorului intensitate. Dar, din cauza tradiției stabilite, noi de obicei vorbim de vectorul de tensiune.
În cazul în care acul magnetic se poate roti numai în jurul unei axe verticale, sub acțiunea componentei orizontale a câmpului magnetic al Pământului este stabilit în planul meridian magnetic. Această proprietate a acului utilizat în dispozitiv, care este numit tangent-galvanometru pentru determinarea componentei orizontale a intensității câmpului magnetic DK.
Tangenta-galvanometru este o bobină plană verticală cu raza R, cu numărul de spire n. Centrul bobina busolei este situată într-un plan orizontal. acul busolei magnetice în absența curentului în bobina va fi amplasat în meridianul magnetic al Pământului NS.
N bobina ovorachivaya în jurul axei verticale poate atinge planul de aliniere al bobinei cu planul meridian magnetic. În cazul în care, după aceea de instalare a bobinei pentru trecerea unui curent în acesta, acul magnetic este rotit cu un anumit unghi . Acest lucru se explică prin faptul că acul magnetic va opera două câmpuri. Câmpul exterior - o componentă orizontală a câmpului magnetic al Pământului - NC și un al doilea câmp generat de șoc Hm (figura 2.).
Sub influența acestor două domenii, acul magnetic ia o poziție în care rezultanta aceste domenii vor coincide cu o linie de legătură săgeți pol.
Figura 2 NS - direcția de meridianul magnetic al Pământului; A și înfășurarea secțiunilor plan orizontal a bobinei; N1S1 - ac compas magnetic plasat în centrul bobinei; Hp - vector componenta orizontală a câmpului magnetic al Pământului; Hm - vector al câmpului magnetic produs de curent în bobina (determinată de regulă de bază).
La punctul A, fluxurile de curent pentru noi (arătat printr-un punct). La punctul B, curentul curge de la noi (prezentată cu o cruce). Câmpul magnetic al curentului (vectorul Hm) și un plan perpendicular pe bobine.
Figura 2 arată că
(1)
(2)
compas lungimea acului magnetic ar trebui să fie mult mai mică decât raza R a bobinei, câmpul magnetic poate fi considerată omogenă în regiunea în care se află săgeata, iar intensitatea - de intensitate egală în centrul bobinei.
Câmpul magnetic al curentului depinde de geometria sursei câmpului magnetic din cantitatea de curent care curge prin conductor.
Aplicarea ușor Biot-Savart-Laplace pentru a găsi intensitatea câmpului magnetic în centrul circular curent cu n se transformă. obținem
(3)
Substituind valorile H din ecuația (3) în formula (2) descoperim
Lucrările în curs de desfășurare
instalare C. Ober conform schemei prezentate în Fig. 3.
Tangenta-galvanometru trebuie plasat cel puțin 1 metru de la alte dispozitive, deoarece dispozitivele de câmp magnetic pot avea o influență puternică asupra magnetic galvanometru ac-tangentă.
Comutatorul pus în orice direcție a curentului. Foarte des, tangenta-galvanometru este set de șuruburi și nivel. Prin intermediul șuruburilor de fixare sunt afară, săgeata se poate roti liber, fără a atinge scara membrelor. Această mână „liberă“ set destul de repede la meridianul magnetic, și va menține această poziție.
Este rotit în jurul bobinei axa verticală, observarea de sus, în formă într-o astfel de poziție încât axa acului situată în planul bobinei. Apoi, planul bobinei va fi aliniat cu planul meridianului magnetic. În acest caz, acul magnetic indică scara la zero diviziune la nivelul membrelor. Dacă nu este, este necesar să se transforme busola în jurul axei verticale.
Cinci valori curente sunt stabilite, a trecut prin spirele bobinei tangenta-galvanometru în termen de 20-100 mA. De exemplu: 20, 40, 60, 70, 90 mA. Fiecare valoare a curentului corespunde experienței.
Prin prima experiență, curentul corespunzător de 20 mA, este necesar:
setat la reostatul rezistență dorită (săgeata arată milliammeter 20 mA) și o cheie scurtă K. W găină săgeată tangent galvanometru repaus, face o măsurare unghi ascuțit la ambele capete ale săgeții, așa cum se arată în Fig. 4.
milliammeter înregistrare și tangent-galvanometru.
Comutarea schimbă direcția actuală în tangentă-galvanometru.
măsurată ca și în primul caz unghiurile de deviere ale săgeților, curentul trebuie să fie la fel ca înainte.
Rezultatele sunt înregistrate în tabel.
Petreceți al doilea experiment, curentul corespunzător de 40 mA. Și apoi cu toți curenții. Toate rezultatele sunt înregistrate în tabel.
Calculat pentru fiecare experiment Hz (unde i - numărul run) cu formula (4) în care n = 65 rotații ale bobinei. și se transformă raza R = 14 cm.
rezultatele măsurătorilor și de calcul sunt înregistrate în tabel.