ТЕОРИЯ МЕТОДА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Земля представляет собой огромный магнит, полюса которого лежат вблизи географических полюсов: вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный S, а вблизи южного географического - северный магнитный N. Магнитное поле Земли в первом приближении совпадает с магнитным полем диполя «ab», помещенного (рис. 4) в центре Земли. По последним гипотезам поле Земли связано с токами, циркулирующими по поверхности ядра Земли, а отчасти с намагниченностью горных пород и токами в радиационных поясах.

Магнитное поле Земли на экваторе направлено горизонтально (точка В), а у магнитных полюсов - вертикально (точка А). В остальных точках земной поверхности магнитное поле Земли направлено под некоторым углом (точка К). Величину проекции напряженности земного магнитного поля на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей магнит­ного поля Земли . Направление этой составляющей принимается за направление магнитного меридиана, а вертикальная плоскость, проходящая через него, называется плоскостью магнитного меридиана. Угол между направлением магнитного поля Земли и горизонтальной плоскостью называют углом наклонения, а угол между географическим и магнитным меридиа­ном - углом склонения.

Магнитная стрелка, которая может вращаться лишь около вертикальной оси, будет отклоняться в горизонтальной плоскости только под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли ( ).

Это свойство магнитной стрелки используется в тангенс-гальванометре для определения . Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую вертикальную катушку радиуса R с некоторым числом витков n . Величина радиуса катушки и число витков указаны на тангенс-гальванометр.

В центре катушки в горизонтальной плоскости расположен компас. Магнитная стрелка компаса при отсутствии тока в катушке будет расположена по магнитному меридиану Земли NS.

Поворотом катушки около вертикальной оси можно добиться совмещения плоскости катушки с плоскостью магнитного меридиана. Если после такой установки катушки по ней пропустить ток, то магнитная стрелка повернется на некоторый угол. Объясняется это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два поля: 1-е – горизонтальная составляющая напряженности поля Земли и 2-е - созданное током - (рис. 5).

Под действием этих полей магнитная стрелка займет такое положение равновесия, при котором равнодействующая двух полей будет совпадать с линией, соединяющей полюса стрелки. На рис. 5 NS - направление магнитного меридиана Земли; А и В - сечения витка катушки горизонтальной плоскостью; - магнитная стрелка компаса, помещенная в центре катушки; - вектор горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли; - вектор напряженности магнитного поля,

созданного током в катушке (определяется по правилу буравчика).

Обратите внимание на расположение магнитных силовых линий вокруг проводника с током; в точке А ток идет на нас (показан точкой), в точке В ток идет от нас (показан крестиком). Магнитное поле тока (вектор ) направ­лено перпендикулярно к плоскости витков.

Из рис. 4 видно, что

и, следовательно,

(3.1)

Величина напряженности поля , созданного током в центре витка, для системы СИ вычисляется по закону Био-Савара-Лапласа для случая кругового тока:

(3.2) где I - ток, текущий в витке, А;

r - радиус витка катушки, м.

Напряженность магнитного поля в катушке с числом витков n вычисляется по выражению (3.2) с учетом числа витков. Подставляя значение r в формулу (3.1), получим:

(3.3)

Этой формулой и пользуются для опытного определения H.

2r = 21,0 см; n может иметь 3 значения в зависимости от подключения клемм: (1-2) → 50 витков; (1-3) → 76 витков; (1-4) → 100 витков.

Поиск по сайту: