Determinarea componentei orizontale a tensiunii
câmpul magnetic al Pământului
Obiectiv: determinarea componentei orizontale a câmpului magnetic al Pământului folosind galvanometru-tangentă.
Instrumente și accesorii: tangenta-galvanometru. sursa de alimentare pentru galvanometru lichidare tangenta, comutatorul direcția actuală ..
introducere teoretică PE SCURT
Conform conceptelor moderne, câmpul magnetic al Pământului este un dipol - magnet de doi poli. Axa dipol terestru sau magnetoid ușor decalat în raport cu axa de rotație, după cum poli magnetici nu coincid cu sale geografice: Sud Magnetic Polul este acum situat în arhipelagul arctic Canada, la 75 ° latitudine N și 259 ° de Est. și nord - 68 ° latitudine sudică și 140 ° est. În plus, polii magnetici nu stau în loc și pentru a muta - precess de-a lungul unui traseu complex în jurul polilor geografici.
câmpul magnetic al Pământului are o formă toroidală (adică, o formă inelară) cu o concentrație medie de 39.8 A / m.
Intensitatea câmpului geomagnetic suferă oscilație periodică: a) diurn; b) anual; c) vârsta-vechi.
Studiul magnetizării reziduale a rocilor ori trecut a arătat că există perioade mai lungi de fluctuații în câmpul geomagnetic. Deci, există un ciclu de 8.000 de ani, în timpul căreia intensitatea câmpului variază de 2 - 3 ori. Dar cele mai interesante și importante implicații pentru perioade de inversiune. Potrivit unei surse este de aproximativ 1.5-2 Ma și pe de altă parte - 100 mii -. 1 Ma schimbare pol are loc - polul nord la sud devine și vice-versa. În timpul acestui câmp magnetic inversare a Pământului la momentul practic dispare. Mecanismul acestor modificări este neclară. Probabil stabilit. că în ultimii 700.000 de ani, câmpul magnetic al Pământului își schimbă direcția de trei ori, cu fiecare schimbare a durat doar câteva secole, cu o lungime totală de aproximativ 3000 de ani. Acest lucru contrazice credința populară că o schimbare semnificativă de polaritate ia 2-4000. Anii.
Una dintre ipoteze pentru a explica schimbarea în câmpul magnetic al Pământului, este asociat cu un lent (100.000 de ani) prăbușirea câmpului magnetic. Această ipoteză este acum pusă la îndoială.
Ipoteza „modelul de curgere Frozen“ poate fi menținută luată acum. Conform acestui câmp magnetic al Pământului „blocat“ în părțile exterioare ale miezului Pământului constând din aliaj fier-nichel. Kernel-ul de mișcare poate duce la schimbări drastice ale câmpului magnetic al Pământului.
influență semnificativă asupra câmpului magnetic al Pământului are un soare, mai ales în perioada activității sale.
Câmpul geomagnetic al Pământului pe teoria să fie concentrată într-o anumită zonă - un fel de cavitate în interiorul fluxului de plasmă solară. Forma acestei regiuni este determinată de condiția ca câmpul magnetic din interiorul presiunii și presiunea exterioară a vântului solar la capătul său „perete“. Această zonă este numită magnetosferei Pământului.
Magnetosfera este ca o sticlă sau flacon. cu care se confruntă partea de jos a soarelui. În cadrul acestei sticle magnetice la o distanță de 10-12 raze Pământului este Pământul. Sub influența câmpului magnetic al Soarelui și vântul solar așa-numita (adică radiație solară) geomagnetice
câmp pe latura cu fața la soare, este comprimat pe opusul - partea de noapte - în formă de alungit „gât“ îngust, sau cum este numit în mod obișnuit, „coada“ a magnetosfera. Cât de departe în spațiu „coada“, închis sau nu închise pe liniile de câmp geomagnetice laterale de noapte sau este atașamentul acestora cu liniile de forță ale câmpului magnetic interplanetar este necunoscut (fig. 1).
fantă recent existența câmpului magnetic interplanetar este interogat. În ultimii ani, datele obținute cu ajutorul rachetelor și sateliți. stabilită. că: 1) câmpul magnetic interplanetar există; 2) are o structură complicată. câmp magnetic interplanetar, deoarece este împărțit în mai multe sectoare. De regulă, există patru. În două dintre acestea câmp magnetic este îndreptat spre soare, iar celelalte două - soarele, adică, câmp magnetic interplanetar are o structură quadrupole (fig. 2).
Uranus. câmp magnetic Uranus este înclinată cu 60 ° în raport cu axa de rotație. Se presupune că câmpul magnetic - axa dipol și dipol este decalat față de centrul 1/3 din raza planetei. Tensiunea este aproape de pământ, dar polaritatea este inversată. Datorită naturii complexe a câmpului rotativ în magnetosfera, spațiul se schimbă în mod constant direcția (efect tirbușon).
Neptun. Un câmp magnetic slab Neptun planetgigantov nu numai, ci și pe pământ, este un dipol și este înclinată la 50 ° în raport cu axa de rotație. Câmpul magnetic nu își are originea în centru. și este mai aproape de polul sud magnetic. Nicăieri ca nu am întâlnit încă!
Saturn. Câmpul magnetic este oarecum mai puternică decât cea a Pământului. axa dipol este aproape paralelă cu axa de rotație a planetei.
Jupiter. câmpul magnetic al lui Jupiter este complex.
Rezistența maximă a câmpului de la poli A ajunge la 9601120 / m. Magnetosfera lui Jupiter - cel mai lung din sistemul solar, de 10 ori diametrul Soarelui.
Din aceste date rezultă că câmpurile magnetice puternic înclinate posedă Uranus (60 °) si Neptun (50 °). Punctele de vedere ale experților cu privire la această întrebare.
Unii cred că aceasta este o condiție neobișnuită. Tocmai am prins momentul schimbării direcției liniilor de câmp magnetic al planetei. La urma urmei, în lume, în conformitate cu formațiunea geologică magnetismul rezidual, în trecut, a schimbat în mod repetat direcția câmpului magnetic. Cu toate acestea, este puțin probabil ca astfel de evenimente sunt Neptun și Uranus a coincis în timp. Probabil ia în considerare alți oameni de știință. o poziție a unui câmp magnetic la aceste planete obișnuite.
Metoda de determinare a componentei orizontale
H0 câmpul magnetic terestru și descrierea
Se consideră că liniile de câmp magnetic părăsesc Nord magnetic capătul pol și polul magnetic de Sud, în funcție de cunoștințele actuale a câmpului magnetic al Pământului, liniile de câmp magnetic în emisfera sudică începe și se termină în emisfera nordică (fig. 3).
P
Figura 3
loskost trase prin linia magnetică a forței și a polilor magnetici, numit planul meridianului magnetic. Linia de intersecție a planului suprafeței Pământului se numește meridianul magnetic. Deoarece câmpul magnetic al Pământului își schimbă orientarea atunci când schimbă din emisfera sudică nordice, acesta poate fi descompus în două componente: pe verticală și orizontală H0 NV
Componenta orizontală a intensității câmpului magnetic terestru pentru un anumit puncte geografice determinate de un dispozitiv numit tangentă-galvanometru. Schematic, tangent-galvanometru este prezentată în Fig. 4
Dispozitivul constă dintr-unul sau mai multe spire de sârmă de cupru, dispuse vertical. In centrul bobinei este plasat pe marginea verticală a acului magnetic. poziția care este determinată de nivelul membrelor.
În cazul în care galvanometru tan-bobina setat la meridianul magnetic, săgeata se acționează pe componenta orizontală a câmpului magnetic al Pământului, și este setat la zero, tangentă galvanometru-scară. Dacă săriți peste curentul prin bobina, bobina apare în jurul câmpului magnetic. Intensitatea acestui domeniu este determinată de regula șurubului dreptaci, iar vectorul direcția independent NT a direcției curentului în bobina I.
În acest caz, acul magnetic are două câmpuri: câmpul magnetic al Pământului și bobina de câmp magnetic cu curent. Ca rezultat al acului magnetic este deviat cu un unghi φ, fiind ghidat de rezultanta NO câmpuri, adică P H = H0 + H T.
T ak ca vector al componentei orizontale a vectorului câmpului magnetic al Pământului și câmpul magnetic perpendicular pe bucla de curent și
din diagrama vectorială din Fig. 5 primi:
Tensiunile în centrul bobinei cu un curent determinat de Biot-Savart-Laplace:
În final intensitatea componentei orizontale a câmpului magnetic al Pământului poate fi exprimată după cum urmează:
1. Se efectuează măsurarea tangente galvanometru-indicații pentru 5 valori amperaj și două direcții de curent opus, „curentul“ în colaci sale.
2. Se determină valoarea numerică a componentei orizontale a câmpului magnetic al Pământului.
Metodologia și experimentale Tehnici
1. Se asamblează circuitul electric ca în Fig. 6.
2. Puneți galvanometru rotund tangenta de meridianul magnetic.
3. Măsura săgețile lecturi tangentă-galvanometru la ambele capete pentru 5 valori diferite de curent.
4. Se efectuează o măsurătoare anterioară schimbând direcția curentului prin bobina prin intermediul unui comutator cu patru poli.
5. Introduceți informațiile de toate dimensiunile din tabel.
6. Se calculează cu formula (1), valoarea componentei orizontale a câmpului magnetic terestru H0.
7. Calculați N0 eroare măsurată.
8. Se înregistrează rezultatul final.
Întrebări și sarcini de muncă independentă
1. Se obține o formulă de calcul a câmpului magnetic în centrul bobinei (bobinele) cu curent si analiza. Cum funcționează câmpul auto magnetic al săgeții pe rezultatele măsurătorilor?
2. Cum dimensiunea acului de pe precizia de măsurare?
3. Cum de a evalua neuniformitatea bobinei de câmp magnetic cu un curent în funcție de raza sa?
4. Desenați o diagramă vectorială a câmpului magnetic rezultant tangent-galvanometru.
5. Cu ce este necesar de precizie pentru măsurarea unghiurilor de deviere a acului?
6. Liniile de câmp Desenați câmpul magnetic al acului magnetic. Faceti o concluzie cu privire la natura câmpului magnetic.
7. Desenați liniile câmpului magnetic ale buclei de curent. Faceti o concluzie cu privire la natura câmpului magnetic.
8. În ce cele mai mari câmpuri magnetice de precizie de măsurare a curentului de cea mai mare?
9. Cum câmpul magnetic al valorii curente a preciziei de măsurare?
10. Cum se poate măsura componenta verticală a câmpului magnetic al Pământului printr-o tangentă-galvanometru? Am nevoie pentru a schimba structura sa și cum se face?
11. În cazul în care, precizia de măsurare de mai sus: o bobină și un curent I mare sau N se întoarce și curent scăzut I?
12. Sugerează alte modalități de măsurare a câmpului magnetic al Pământului.
13. De ce câmpul magnetic afectează o persoană?
14. Deoarece particulele încărcate se deplasează într-un câmp magnetic uniform și neuniforma? Dă cazuri generale de astfel de mișcare.
15. Care este nucleul Pământului din punctul de vedere al teoriei moderne? Comportamentul particulelor cosmice încărcate într-un câmp magnetic al Pământului? Ce se întâmplă cu energia lor?
16. Cum obiectele de metal străine pe precizia de măsurare a câmpului magnetic al Pământului?
17. Cum dimensiunile rândul său, galvanometrului tangenta, precizia de măsurare? Ce dimensiune este cel mai bine? Cum să-l evalueze?
18. Care este diferența dintre câmpul magnetic al Pământului din domeniile de alte planete?
19. Care este sursa câmpului magnetic al Pământului?
20. În ce mod este confirmată de frecvența modificărilor în câmpul magnetic al Pământului?
21. Cum de a găsi poziția meridiane magnetice și geografice ale Pământului?
22. Care este frecvența măsurată de oscilație a câmpului magnetic al Pământului?
23. Care este vântul solar?
24. Ce se înțelege prin inversarea câmpului magnetic al Pământului?
25. Dă conceptul magnetosferei Pământului, câmpul magnetic interplanetar și structura lor.