Описание установки
В работе измеряется горизонтальная составляющая напряженности Н магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.
Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую вертикальную катушку радиусом R с некоторым числом витков n, намотанных плотно друг к другу. В центре катушки расположен компас. Магнитная стрелка компаса при отсутствии тока в катушке располагается в плоскости меридиана N S, т.е. совпадает с горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Н.
Поворотом тангенс-гальванометра добиваемся, чтобы плоскость катушки совпала с плоскостью магнитного меридиана.
Если в этом
положении катушки по ней пропустить
ток, то возникает магнитное поле
напряженностью H0 ,
перпендикулярное плоскости катушки в
ее центре. На стрелку компаса будут
действовать два взаимно перпендикулярных
магнитных поля: поле Земли и поле
кругового тока. Стрелка повернется на
угол
(рис.23) и установится по направлению
вектора напряженности H1
результирующего поля, равного векторной
сумме H и H0
. Из паралле-
лограмма векторов получим:
Напряженность магнитного поля в центре катушки равна:
Следовательно, горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли в данном месте определяется по формуле:
(45)
Рис.23 Рис.24
На схеме установки (рис.24): Т - тангенс-гальванометр, Е - источник постоянного тока 6 В, П - переключатель, меняющий направление тока, проходящего по тангенс-гальванометру.
Порядок выполнения работы
Поворачивая тангенс-гальванометр, установить его так, чтобы стрелка компаса оказалась в плоскости катушки.
2. Замкнув цепь переключателем П, реостатом R установить одно из значений силы тока (см.п.7).
3. Когда стрелка
компаса остановится, отсчитать угол
поворота
по
шкале компаса.
4. Не меняя значения
силы тока, изменить переключателем П
его направление и определить величину
угла поворота
.
5. Повторить измерения не менее 5 раз.
6. Рассчитать H горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли по формуле (45).
7. Используя
метрологические характеристики приборов,
рассчитать абсолютную погрешность
измерения
по
формуле:
(46)
где
- погрешность измерения силы тока,
-
погрешность измерения радиуса катушки,
-
погрешность определения угла поворота.
Из данной
формулы следует, что значение погрешности
H
уменьшается с ростом силы тока I
и угла отклонения
.
Погрешность минимальна при sin
= 1, т.е. при
=
/4.
Следо-
вательно, измерения надо проводить при этих условиях.
8. Результаты измерений и расчета оформить в виде таблицы.
Контрольные вопросы
Как определить величину и направление вектора напряженности магнитного поля Земли по
трем элементам?
2. Какова картина силовых линий магнитного поля Земли? Как изменяется горизонтальная
составляющая напряженности при переходе от магнитного полюса Земли к экватору вдоль
магнитного меридиана?
3.Как определить величину и направление вектора напряженности магнитного поля кругового
тока?
4. Объясните принцип действия тангенс-гальванометра.
5. Почему стрелка компаса тангенс-гальванометра должна быть небольших размеров?
ЛИТЕРАТУРА: [2 § 41; 5 c.200]
