Напряженность магнитного поля в центре катушки равна
.
(2)
Здесь n и R соответственно число витков и
радиус катушки
(n = 160 витков, 2R = D = 16 см); 
–
ток в катушке.
Из равенства (1) и (2) получим рабочую формулу
,
(3)
по которой будем рассчитывать величину горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
Выполнение работы
Задание 1. Определить горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра
1. Проверьте электрическую цепь по схеме рис. 4.
|
|
|
|
Рис. 4. Схема опытной установки
2.
Установите плоскость катушки А вдоль магнитного меридиана, т. е.
по направлению магнитной стрелки (северный полюс стрелки установится
против 00).
3. Ползунок
реостата R установите на некоторое
сопротивление так,
чтобы ток в цепи был минимальным (или ручку регулирования напряжения источника
тока установите в левое крайнее положение против часовой стрелки).
4. Переключателем К включите в цепь тангенс-гальванометр.
5.
Плавным движением подвижного контакта реостата R
постепенно
увеличивайте ток, (или ручкой регулирования напряжения) до поворота стрелки
компаса на угол 300 (магнитная стрелка должна совершать колебания
около угла 300).
6. Запишите показание тока I миллиамперметра.
7.
Переключателем К измените направление тока в цепи и
снова добейтесь отклонения стрелки компаса, теперь уже в другую сторону на такой
же угол β = 300. Запишите показания тока .
Уменьшите ток в цепи и разомкните переключатель К.
8. Проверьте нулевую установку катушки и компаса (по п. 2) и повторите опыт в той же последовательности для угла β = 450.
9. Подсчитайте
средние значения тока для 300 и 450 
и запишите в табл. 1.
10.
Вычислите значения 
для углов 300, 450,
а затем среднее значение 
. Найдите относительную
и абсолютную погрешности косвенных измерений (
).
, 
,
где 
, Δn, ΔD,
Δtgβ – точность измерения этих величин на данной установке.
11. Результаты вычислений занесите в табл. 1.
Сделайте выводы по результатам измерений.
Таблица 1
|
Номер опыта |
Наименование показателей |
||||||||
|
β, 0 |
|
|
D, м |
n, витков |
|
|
|
|
|
|
1 |
30 |
||||||||
|
2 |
|||||||||
|
3 |
45 |
||||||||
|
4 |
|||||||||
Контрольные вопросы
1. Что
называется напряженностью магнитного поля? Индукцией? В каких единицах
измеряется напряженность магнитного поля и 
, как
они связаны между собой?
2. Что такое магнитное наклонение и магнитное склонение?
3. Сформулируйте и запишите закон Био-Савара-Лапласа.
4. Выведите
формулу для 
магнитного поля в центре кругового тока.
5. Почему следует ориентировать катушку тангенс-гальванометра в направлении магнитного меридиана?
6. Как взаимодействуют между собой витки катушки тангенс-гальванометра при пропускании по ним тока?
7. Чем объяснить отклонение магнитной стрелки при включении тока?
8. Чем можно заменить магнитную стрелку? В каком случае положение этого прибора будет устойчивым?
9. Выведите рабочую формулу (3).
10.
Соотношение магнитных величин 
и 
системы СИ и СГСМ.
Библиографический список
1. Савельев И. В. Курс общей физики / И. В. Савельев. – М.: Наука, 1986. – Т. 2. – Гл. VI. – С. 116–117, 120–128, 138–140 (Магнитное поле в вакууме. § 40. Магнитное поле. § 42. Закон Био–Савара. § 47. Магнитное поле контура с током).
2. Грабовский
Р. И. Курс физики / Р. И. Грабовский. – М.: Высш. шк., 1984. – Гл. XIX. – С. 320–326 (Электромагнетизм. §
96. Напряженность магнитного поля. Формула Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. §
97. Некоторые
приложения закона Био-Савара-Лапласа).
|
|
|
|
Рис. 2. Тангенс-гальванометр
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
·10-3, А
,
А/м
, А/м
·100, %