Магнитного поля Земли

Цель эксперимента: определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.

Оборудование:

· тангенс-гальванометр

· источник постоянного тока

· мультиметр

Основные понятия

Для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли используют прибор, называемый тангенс-гальванометром. Прибор представляет собой катушку диаметром 0.21 м, содержащую 6 витков изолированного провода. В центре катушки на горизонтальной площадке расположена магнитная стрелка. Стрелка находится в корпусе, на котором имеется шкала для отсчета угла поворота. Корпус закреплен так, что линия 0-180° шкалы совпадает с плоскостью катушки тангенс-гальванометра.

При отсутствии тока в катушке магнитная стрелка устанавливается по направлению век­тора индукции магнитного поля Земли, точнее, в направлении его горизонтальной составляю­щей. Поворачивая прибор вокруг вертикальной оси, можно совместить плоскость катушки с направлением горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли. Если по ка­тушке пропустить ток, то он создаст свое магнитное поле. Вектор индукции этого поля в цен­тре катушки направлен по оси катушки, т. е. лежит в горизонтальной плоскости, а величина его B_k равна:

(1)

где I - сила тока в катушке, N - число витков, R - радиус катушки, D- диаметр катушки магнитная постоянная.

Горизонтальная составляющая индукции магнитного поля в центре катушки В представляет собой векторную сумму поля катушки В_k и горизонтальной составляющей магнитного поля Земли В_Г(рисунок 1). Именно в направлении вектора В и ориен­тируется магнитная стрелка. Из рисунка 1 видно, что

(2)

где а - это угол между направлением магнитной стрелки и плоскостью катушки. Таким образом, зависимость тангенса уг­ла отклонения магнитной стрелки от индукции магнитного поля катушки является линейной. Угловой коэффициент А пря­мой, построенной в координатах (Вк, tga), определяется величиной горизонтальной состав­ляющей индукции магнитного поля Земли.

Рисунок 1 Суперпозиция