Величины, характеризующие магнитное поле Земли
В первом приближении магнитное поле Земли аналогично полю, создаваемому однородно намагниченной сферой (шаром). Рисунок 5 представляет сечение Земли.
Т
Рис.5.
ак как магнитные и географические полюса Земли не совпадают, то магнитная стрелка указывает направление север-юг только приблизительно.Магнитными меридианами называются проекции силовых линий магнитного поля Земли на её поверхность; сложные кривые, сходящиеся в северном и южном магнитных полюсах Земли.
Плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называют плоскостью магнитного меридиана данного места, тогда прямая, по которой эта плоскость пересекается с горизонтальной плоскостью, и есть магнитный меридиан.
Угол между направлением магнитного и географического меридианов называют магнитным склонением (рис.6). Величина его меняется от места к месту на земном шаре.
М
Рис. 6.
агнитное склонение называют западным
или восточным
в зависимости от того, к
западу или востоку от плоскости
географического меридиана отклоняется
северный
полюс магнитной стрелки
(рис.6). Часто восточное Е
склонение отмечают знаком
,
а западное
– знаком
.
Вообще
говоря, силовые линии магнитного поля
Земли не параллельны ее поверхности.
Поскольку вектор напряженности магнитного
поля
направлен по касательной к силовой
линии в данной точке, то, за исключением
района магнитного экватора, он не лежит
в плоскости горизонта данного места, а
образует с этой плоскостью некоторый
угол. Этот угол называют магнитным
наклонением
(рис.7).
В
Рис. 7.
ектор напряженности в таком случае можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие – горизонтальную
и вертикальную
.
В северном полушарии вертикальная составляющая магнитного поля направлена вниз, в южном полушарии – вверх.
Величина
магнитного наклонения в разных местах
Земли различна. Вблизи Санкт-Петербурга
угол наклонения составляет около
и напряженность
магнитного поля
.
Напряженность геомагнитного поля
убывает от магнитных полюсов к экватору
и равна
.
Таким образом, три величины – склонение, наклонение и численное значение горизонтальной составляющей напряженности полностью характеризуют по величине и направлению магнитное поле Земли в данном месте. Эти три величины называют элементами земного магнитного поля. Из элементов Земного магнитного поля на практике наиболее удобно измерять именно горизонтальную составляющую напряженности (индукции).
2.Теория лабораторной работы
В
данной работе определение
(и соответственно
)
связано с исследованием поведения
магнитной стрелки в магнитном поле
Земли и магнитном поле, создаваемым
круговым током.
С этой целью используется тангенс-буссоль – устройство, в котором магнитная стрелка на вертикальной оси устанавливается в центре кругового витка (рис.8, 9).
При отсутствии тока в витке стрелка располагается вдоль магнитного меридиана Земли. Поворотом витка тангенс-буссоли вокруг вертикальной оси можно совместить его плоскость с плоскостью магнитного меридиана.
При
пропускании через виток тока
магнитная стрелка повернется на некоторый
угол
.
Объясняется это действием на стрелку
двух полей – магнитного поля Земли
и поля кругового тока
.
В результате стрелка установится вдоль
результирующего поля 
.
|
|
Рис.8. |
Рис. 9. |
Из
рис.9 видно, что 
.
Учитывая, что напряженность магнитного
поля, создаваемого током
в центре кольца радиусом
,
содержащего
витков, равна:
,
получим 
.
Для индукции магнитного поля
последняя формула примет вид:
.
Последняя формула используется для опытного определения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли. Ее можно переписать в виде:
, (1)
где
.
;
витков; 
;