Электричество и магнетизм. Классификация измерительных приборов. Включение приборов в схему, страница 12

                                                  (1)

где: I - сила тока в обмотке;

n - число витков в обмотке;

r - радиус витка.

Направление Н_кат зависит от направления тока в обмотке катушки и определяется по правилу буравчика. При отсутствии тока в катушке стрелка располагается вдоль направления магнитного меридиана Земли. Поэтому, чтобы совместить плоскость витков тангенс-гальванометра с плоскостью магнитного меридиана Земли, достаточно установить прибор так, чтобы стрелка оказалась расположенной в плоскости витков тангенс-гальванометра. При включении тока магнитное поле катушки Н_кат будет направлено перпендикулярно плоскости витков, а магнитная стрелка расположится по направлению результирующей Н   напряженности магнитного поля катушки Н_кат и горизонтальной составляющей магнитного поля Земли Н_гор (см. рис.1).

При этом

                                     (2)

где -угол, который стрелка составит с плоскостью витков.

 

Рис. 1

Из формул (1) и (2) получим

                    (3)

Зная Н_гор для данной точки земной поверхности, можно определить силу тока

,                             (4)

где , постоянная величина для каждого тангенс-гальванометра.

Определим, при каком угле  ошибка в определении Н_гор будет минимальной.

Рассмотрим логарифмический дифференциал выражения (3):

, заменив дифференциалы измеряемых величин их погрешностями, получим выражение для относительной средней квадратичной ошибки:

,            (5)

Видно, что наибольший вклад в погрешность величины Н_гор вносит ошибка в измерении угла поворота стрелки .

получится наименьшей, если . Поэтому для получения минимальной погрешности в определении Н_гор в обмотке тангенсгальванометра следует пропустить такой ток, чтобы стрелка отклонилась на угол 45°. При этом Н_гор= Н_кат.

II. Описание лабораторной установки

 

Рис. 2

Схема установки представлена на рис.2. Сила тока в обмотке тангенсгальванометра Т регулируется реостатом R и может быть измерена амперметром А. Переключатель позволяет изменять направление тока в обмотке Т.

III. Порядок выполнения работы

1.  Поворачивая подставку тангенс-гальванометра, придать ей такое положение, чтобы плоскость витков катушки совпадала с направлением магнитной стрелки.

2.  Включить ток и, перемещая движок реостата R, добиться поворота стрелки тангенс-гальванометра на угол 45°, записать величину силы тока I_пр  в таблицу 1.

3.  Изменить направление тока на противоположное, стрелка отклонится в другую сторону. Установить угол отклонения  = 45°. Значение тока I_обр записать в таблицу.

4.  Повторить измерения еще два раза.

ВНИМАНИЕ. Необходимо постоянно поддерживать угол отклонения стрелки  =45°.

IV. Обработка результатов измерений

1.  Найти среднее значение всех измерений тока (прямого и обратного) I_ср и погрешность измерения I_ср.

2.  Найти горизонтальную составляющую магнитного поля Земли по формуле (3).

3.  Найти постоянную данного тангенс-гальванометра С.

4.  Вычислить относительную погрешность по формуле (5), приняв рад, что соответствует 0,5°, а =0,5 мм.

5.  Определить и записать ответ в общем виде:

Таблица 1.

d=15см                                                  n=100
№ опыта	Iпр, А	Iобр, А	Iпр, А	Iобр, А
1
2
3
Iср=                                                  Iср=
С=

V. Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные элементы земного магнетизма, характеризующие магнитное поле Земли в данной точке ее поверхности. Объясните их смысл.