Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли и магнитного момента постоянного магнита (Лабораторная работа № 15), страница 2

Следует помнить, что 15(4) является приближенной, т.е. верной только в том случае, когда размер магнитной стрелки много меньше радиуса контура r.Наименьшая ошибка при измерениях получается при углах  отклонения стрелки » 45⁰. Соответственно этому и устанавливается сила тока в катушке тангенс-гальван-ометра, который используется в данной работе. Он состоит из катушки, укрепленной на вращающейся подставке. В центре катушки на вертикальной оси укреплены стрелка и алюминиевый круг (лимб) с делениями и обозначениями сторон света. Стрелка с лимбом может свободно вращаться внутри круглой коробки с прозрачной крышкой. С одной стороны коробки прикреплены  призма полного отражения и лупа,через которую .можно наблюдать деления лимба. На диаметрально противоположной стороне укреплена стойка с тонкой нитью, которую наблюдатель также видит в окуляр-лупу. Отсчет по прибору выполняют тогда, когда деление шкалы совпадает в окуляре с нитью.

Электрическая схема установки приведена на рис. 4. Здесь mA - миллиамперметр, К - ключ, R -  реостат, Е - источник постоянного тока, П – переключатель, Г – тангенс-гальванометр.

	Рис.4

Выполнение работы

1. Собрать схему согласно рис. 4. Поворачивая подставку тангенс-­гальванометра, установить витки его катушки в плоскости магнитного меридиана (визирная нить должна совпадать с делением 207).

2. Ключом К включить ток в катушке. Изменяя его величину реостатом R, добиться поворота стрелки наj₂= 45⁰ и зафиксировать значение тока i₁.

Переключателем П изменить направление тока в катушке, добиться отклонения стрелки наj₂= 45⁰ и снова зафиксировать значение тока i₂.

Данные измерений занести в таблицу:

№ измерения	i1	I2	i	Bг

3. Взяв среднее значение токов i₁ и i₂ вычислить по формуле (4) значение горизонтальной составляющей В_г.

4. Оценить, исходя из формулы (З), максимальную погрешность измерения В_г, считая, что значение w/2r известно точно, абсолютная погрешность не превышает одного деления лимба, а относительную погрешность в измерении тока можно определить исходя из класса точности миллиамперметра.

5. Поскольку катушку тангенс-гальванометра трудно точно установить в направлении север-юг, можно производить измерение В_г без предварительной ориентировки катушки, фиксируя углы поворота стрелки j₁ и j₂ от начального положения для обоих направлений тока определенной величины в катушке. Из рис. 5 видно, что

(В_к2/sinj₂)=(В₂/sinn₂), (В_к1/sinj₁)=(В₂/sinn₁),

В_к1=В_к2,

n₁+n₂+j₁+j₂=p,

где В_к1  и В_к2 – индукция  поля катушки при различных направлениях тока в ней.

	Рис. 5

Решение этой системы дает

B_r=m₀(w_i/2r){sin(j₁ +j₂)/[sin(j₁)²+(sin(j₂)² - 2sin(j₁j₂)cos(j₁+j₂)]^1/2}  (5)

Воспользовавшись формулой (5), определить значение B_гбез предварительной ориентировки катушки тангенс-гальванометра. Измерения произвести при различных значениях тока в цепи катушки (для 3-4 значений) и по полученным значениям В_г определить ее среднеарифметическую величину.

Определение магнитного момента постоянного магнита

1. При выключенном питании схемы положите стержневой мazнит на таком расстоянии, чтобы стрелка компаса отклонилась на угол около 450, и запишите в таблицу 1

Таблица 1

J	r	+Da	-Da	<Da>	P	tg(Da)	Bз.гор.	< Bз.гор >	D Bз.гор
Магнит

расстояние r и отклонения стрелки компаса Da  при двух полярностях магнита.

2. Вычислите по формуле tgDa=B_c/В_з.гор. поле мazнита В_м в центре компаса и магнитный момент магнита Р_м. Результаты запишите в таблицу 1.