Намерение горизонтальной составляющей магнитной индукции поля Земли

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ

БЕЛАРУСЬ

Гомельский государственный технический университет

имени П.О.Сухого

Кафедра физики

Лабораторная работа № 2-14

Намерение горизонтальной составляющей

магнитной индукции поля Земли

Выполнил студент гр. Э-13

Колесников П.М.

Принял преподаватель

Курбатова Л.М.

г. Гомель 2002

Лабораторная работа №: 2-14

Намерение горизонтальной составляющей

магнитной индукции поля Земли

Цель работы: 1. Изучить закон Био-Савара-Лапласа и уст­ройство тангенс-гальванометра. 2. Измерить горизонтальную составляющую магнитной индукции поля Земли.

Приборы и принадлежности : Регулируемый источник питания до 12 В с миллиамперметром магнитоэлектрической системы и коммутатором, тангенс-гальванометр и длинные провода.

Теоретическая часть

Движущиеся заряды т. е. токи и изменяющееся во времени электрическое поле создают в окружающем пространстве вихревое магнитное поле. Поскольку движущийся заряд в одной инерциальной системе отсчёта будет неподвижным в другой системе отсчёта, то магнитное поле следует рассматривать как ту часть электрического поля, которая связана с движением заряда. При движении заряда электрическое поле испытывает сокращение вдоль направления скорости, как сокращается и линейные размеры тел. Магнитное поле - это то "искажение" электрического поля, которое обусловлено движением зарядов согласно теории относительности. Магнитное поле (как и электрическое) обладает такими характеристиками материи как энергия, масса, импульс, момент импульса и т.д. Магнитное поле проявляется по его действию на проводник с током (движущийся заряд). Направление и величина магнитной силы зависят от величины движущегося заряда, его скорости и индукции магнитного поля. Причём эта сила всегда перпендикулярна как к скорости, так и к индукции магнитного поля, Такую зависимость принято записывать в виде векторного произведения:

Следует   подчеркнуть,   что   на  покоящийся  электрический  заряд магнитное  поле не действует,   и т.к. и   ,то сила Лоренца не совершает работы и сообщает только нормальное ускорение заряду, поменял только направление скорости и не меняя её величины. В результате обобщения экспериментальных данных Био и Савара, Лапласом был получен эмпирический закон, определяющий магнитную индукцию от весьма короткого участка dlпроводника с током, в точке, положение которой определяется радиус-вектором

Если ток течет по тонкому проводнику, то направление вектора плотности тока совпадает на малом участке с его длиной .

элементом тока. На рис. показан один из векторов "dB". Он перпендикулярен как к r так и к "dl". Вектора магнитной индукции от всех элементов тока образуют векторный конус и суммарная магнитная индукция по со отражениям симметрии будет направлена вдоль оси конуса (ось Z). Для нахождения модуля вектора магнитной индукции достаточно сложить проекции векторов dB на ось "Z". Магнитное поле на оси кругового тока.

Поскольку в атом примере угол между элементом тока и вектором "г" постоянен и равен 90° (Sin(а) = 1}, и постоянна длина вектора "г", то в законе Био-Савара-Лапласа окажутся не три, а одна переменная, что позволит интегрировать выражение для "(dB)z" по длине окружности.

В центре кольца ( Z=0 ), поэтому последняя формула примет вид:

Магнитное поле Земли

Земля представляет собой естественный постоянный магнит (намагниченный шар), поэтому в пространстве, окружающем Землю существует магнитное поле. Графически оно воображается магнитными силовыми пиниями. Ось симметрии магнитного поля не совпадает с осью вращения Земли, поэтому в разных точках на поверхности Земли угол магнитного склонения "а" между плоскостями географического и магнитного меридианах будет равным. Вблизи географического Северного полюса "С" находится южный магнитный полюс "S", а вблизи географического Южного полюса "Ю" находится северный магнитный "N" полюс. Свободно подвешенная магнитная стрелка устанавливается в магнитном попе Земли так, чтобы её длина была параллельна силовым линиям магнитного поля, воображённого:

Для определения величины магнитной индукции "Вз." в данной точке Земли требуется знание трёх элементов земного магнетизма: магнитного склонения "а", горизонтальной составляющей магнитного поля В_г.Зем и магнитного наклонения "Ψ". Магнитным склонением "а" - называется угол, образованный горизонтальной В_г.З., составляющей с плоскостью географического меридиана направление горизонтальной составляющей магнитного поля, определяется плоскостью магнитного меридиана и плоскостью горизонта.

Схема подключения:

Ход работы.

1.     Добиваемся условия  при одном и том же значении тока, полученные данные заносим в таблицу (N=124):

I, мА	I, мА	B1=B2	B, рад	2R=d, м	d, м	B, Тл	B, Тл
17	0,49	45	0,5	0,2	0,1	8,18*10-06	1,40*10-06

2.     По формуле  вычисляем значение горизонтальной составляющей магнитной индукции поля Земли.

   Вывод:      Изучили закон Био-Савара-Лапласа и уст­ройство тангенс-гальванометра, измерили горизонтальную составляющую магнитной индукции поля Земли.