Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли и магнитного момента постоянного магнита (Лабораторная работа № 15)

Лабораторная работа

определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли и магнитного момента постоянного магнита

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

ОПРЕДЕАЕННЕ ГОРИЭОНТАЛЬНОЙ СОСТАВАЯЮЩЕЙ индукции

МАГНИТНОГО ПОАЯ ЗЕМЛИ и МАГНИТНОГО МОМЕНТА

ПОСТОЯННОГО МАГНИТА

Цель работы: практическое освоение магнитометрического метода измерения горизонтальной составляющей инду1aJ,ИИ магнитного поля Земли и магнитного момента постоянного магнита.

Принадлежности: тангенс-гальванометр, источник постоянного тока, миллиамперметр, реостат, ключ и переключатель.

Магнитометрический метод измерения основан на магнитном взаимодействии образца и магнитной стрелки.

Земля представляет собой огромный шаровой магнит. Поэтому в любой точке на          поверхности    Земли и            в окружающем            пространстве обнаруживается действие магнитных сил. Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими. Южный полюс магнитного поля Земли расположен у северных берегов Америки, примерно под 74⁰ северной широты и 100⁰ западной долготы, а северный полюс - в Антарктиде,под 60⁰ южной широты и 143⁰ восточной долготы. Схема силовых линий Магнитного паля Земли показана на рис.1 (пунктиром показана ось вращения Земли NS).

Рис. 1

 

Направление магнитных силовых линий Земли установлено с помощью магнитной стрелки. Если подвесить магнитную стрелку на нити так, чтобы точка подвеса совпадала с центром тяжести стрелки, то последняя устанавливается по направлению касательной к силовой линии магнитного поля Земли. В северном полушарии южный конец, будет наклонен к Земле и стрелка составит с горизонтом угол наклонения О. Вертикальная плоскость, в которой расположится стрелка, называется плоскостью магнитного меридиана. Угол a между магнитным и географическим меридианами называется магнитным склонением. Силовой характеристикой любого магнитного поля является индукция В.­

            Значения В Земли невелики и изменяются от 0,42*10^-4 Т на экваторе до 0,7*10^-4 Т у магнитных полюсов. Вектор индукции магнитного поля Земли В можно разложить на две составляющие: горизонтальную В­_г и вертикальную В_в. Укрепленная на вертикальной оси магнитная стрелка устанавливается в направлении горизонтальной составляющей Земли В_г.

            Магнитное     наклонение О,            склонение a и горизонтальная составляющая магнитного поля В_г являются основными параметрами магнитного поля Земли.

Горизонтальную составляющую магнитного поля Земли определяют с помощью прибора, называемого тангенс-гальванометром. Схематически  устройство этого прибора показано на рис. 2

	Рис. 2		Рис. 3

 

Он      состоит     из     катушки              нескольких       круговых           проводников, расположенных вертикально в плоскости магнитного меридиана (диаметр проводников и число витков указывается на приборе). В центре помещается магнитная стрелка. Она должна быть малой, чтобы можно было принимать действующую на полюса индукцию  равной индукции в центе кругового тока.

Плоскость контура устанавливается перпендикулярно горизонтальной плоскости так, чтобы она совпадала с направлением магнитной стрелки. Ток, протекающий по контуру, создает магнитное поле В_к, действующее на магнитную стрелку и направленное перпендикулярно горизонтальной составляющей земного поля В_г (рис.3).            Под действием горизонтальной составляющей индукции поля Земли и напряженности поля контура стрелка установится по направлению равнодействующей напряженности В_р.

    Из рис.З видно, что

В_к=В_гtgj                                                          15(1)

Индукция магнитного поля контура В_к в центре равна

Bк=m­₀(w_i/2r)                                                      15(2)

где w- число витков контура, i - ток, протекающий в контуре, r ­ - радиус контура.

Из (l) и {2} следует:                   m­₀(w_i/2r)=B_rtgj

или                                         B_r=m­₀(w/2r)(i/tgj)                                                        15(3)

Для данного .места Земли и данного прибора i/tg=С  является постоянной величиной и называется постоянной тангенс-гальванометра. Тогда:

В_г==m­₀(w/2r)С                                                             15(4)