Опис експериментальної установки та методу дослідження

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання лабораторних робіт

з дисципліни “Фізика”

ЧАСТИНА 2

Суми

Сумський державний університет

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Фізика” /укладач О. В. Лисенко. – Суми: Сумський державний університет, 2011. – Ч.2. – 134 с.

Кафедра загальної та теоретичної фізики

ЗМІСТ

С.

Вступ

Подані методичні вказівки містять описи лабораторних робіт, які виконують студенти 2-го курсу факультету електроніки та інформаційних технологій у першому семестрі.

Основною метою цих методичних вказівок є надання можливості студентам підготуватися до виконання лабораторних робіт. Поданий в описах лабораторних робіт матеріал не претендує на те, щоб створити у студентів повне уявлення про явища, які вивчаються. Таке уявлення може виникнути лише внаслідок опрацювання лекцій та підручників, наприклад [1-6]. У матеріалах до лабораторних робіт подано лише той мінімум знань, без яких неможливе чітке викладення експериментальної методики.

Велика увага у методичних вказівках приділяється обробленню результатів вимірювання.

Для успішного виконання робіт необхідна серйозна самостійна підготовка, в першу чергу теоретична. З цією метою у кожній лабораторній роботі зазначені підручники, за якими студент має підготуватися, наведені контрольні питання для перевірки своїх знань студентами.

Ці методичні вказівки є доопрацьованою та переробленою роботою [8]. Тут добавлений опис нових лабораторних робіт “Вивчення вимушених коливань. Резонанс”, “Визначення довжини та частоти електромагнітної хвилі за допомогою двопровідної лінії (системи Лехера)”, “Вивчення поляриметра та визначення за його допомогою концентрації цукрового розчину” проведено доопрацювання інших робіт, виправлені виявлені помилки.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА Т4-4

Визначення горизонтальної складової вектора індукції магнітного поля землі

Мета роботи

1.1 Експериментально визначити горизонтальну складову вектора індукції магнітного поля Землі.

Номер розділу 1

Прилади і матеріали

2.1 Тангенс-гальванометр.

2.2 Міліамперметр постійного струму.

2.3 Реостат.

2.4 Джерело живлення.

2.5 Перемикачі.

Опис експериментальної установки та методу дослідження

Земля є величезним кульовим магнітом. Північний магнітний полюс N знаходиться поблизу Південного географічного полюса, а південний магнітний полюс S – поблизу Північного географічного полюса.

Якщо підвісити магнітну стрілку NS на нитці, то вона встановиться так, що її вісь буде дотичною до силової лінії магнітного поля Землі. При цьому стрілка у загальному випадку не буде орієнтована горизонтально. Це означає, що вектор індукції магнітного поля Землі має дві складові: горизонтальну і вертикальну. Коли ж магнітна стрілка може вільно обертатися лише навколо вертикальної осі (наприклад, у компасі), то вона буде показувати лише напрямок горизонтальної складової магнітного поля Землі . Вертикальна площина, в якій міститься стрілка, називається площиною магнітного меридіана. Магнітні полюси не збігаються з географічними. Тому магнітний меридіан не у загальному випадку збігається з географічним.

Схема експериментальної установки, за допомогою якої можна визначити горизонтальну складову магнітного поля Землі, наведена на рисунку 1.1.

Як бачимо, до джерела живлення послідовно підключено міліамперметр, ключ К, перемикач зміни полярності підключення тангенс-гальванометра П, тангенс-гальванометр G, реостат R (див. рис. 1.1). Основним приладом цієї установки є тангенс-гальванометр G. Розглянемо принцип його роботи.

Рисунок 1.1 – Схема установки

Принцип роботи тангенс-гальванометра. Тангенс-гальванометр складається з вузької котушки великого діаметра, у центрі якої міститься компас. Вісь обертання стрілки компаса лежить у площині котушки. Сама площина котушки розташована вертикально і до початку вимірювань розміщується за допомогою компаса у площині магнітного меридіана (стрілка компаса повинна знаходитись у площині котушки). Якщо по котушці G пропустити електричний струм I, то це спричинить появу магнітного поля з індукцією , яке буде спрямоване перпендикулярно до площини котушки. У цьому випадку на стрілку буде діяти результуюче магнітне поле , що складається з горизонтальної складової магнітного поля Землі та магнітного поля електричного струму тангенс-гальванометра . Індукції обох полів взаємно перпендикулярні (див. рис. 1.2). З рисунка 1.2 неважко одержати

. (1.1)

Використаємо формулу для індукції в центрі кругового витка зі струмом

, (1.2)

де N – кількість витків котушки G; r – її радіус. Тоді, використовуючи (1.1), отримаємо

. (1.3)

За допомогою формули (1.3), експериментально визначивши кут β та силу струму I,можемо розрахувати горизонтальну складову індукції магнітного поля Землі.

Рисунок 1.2 – Магнітні поля в центрі тангенс-гальванометра: – вектор індукції поля, створеного круговим струмом в центрі котушки; – горизон-тальна складова індукції магнітного поля Землі; магнітна стрілка встановлюється вздовж напрямку результуючої індукції магнітного поля ; β – кут між віссю магнітної стрілки та вертикальною площиною тангенс-гальванометра

Поиск по сайту: