Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Мета роботи. Ознайомитись з принципом дії тангенс-гальванометра та з елементами земного магнетизму




Ознайомитись з принципом дії тангенс-гальванометра та з елементами земного магнетизму. Визначити горизонтальну складову магнітного поля Землі.

 

2. Теоретичні відомості.

Магнітне поле Землі складається з постійного магнітного поля, яке створюється магнетизмом земної кулі, та змінного поля, зумовленого електричними струмами, що протікають в земній атмосфері та в земній корі.

Змінне поле, як правило, не перевищує 1% від постійного поля. Розрізняють періодичні коливання магнітного поля (їхня періодичність зумовлена обертанням Землі та періодичністю сонячної активності) і неперіодичні коливання – магнітні збурення. Магнітні збурення тісно пов’язані з іоносферними збуреннями та полярними сяйвами. Джерело цих явищ – спалахи сонячної активності, які супроводжуються сонячною радіацією та викидом потоків заряджених частинок.

Постійне магнітне поле зумовлене тим, що Земля являє собою природний магніт, полюси якого розташовуються недалеко (≈300 км) від географічних полюсів. Магнітні силові лінії починаються біля Південного географічного полюса і закінчуються біля Північного, тому магнітний полюс Землі, розташований на півдні, називається Північним магнітним, або Південним геомагнітним полюсом, а інший, той що знаходиться на Півночі – Південним магнітним, або Північним геомагнітним полюсом.

Через магнітні полюси Землі можна провести лінії великих кіл – магнітні меридіани, перпендикулярно до них – лінії малих кіл – магнітні паралелі. Таким чином, кожній точці на Землі будуть відповідати не тільки географічні, але й магнітні координати.

Якщо у якій-небудь точці Землі вільно підвісити магнітну стрілку (тобто підвісити за центр мас так, щоб стрілка могла повертатись і в горизонтальній і у вертикальній площинах), то вона встановиться у напрямку напруженості магнітного поля Землі в даній точці.

Магнітне поле Землі схоже на поле прямого магніту. Тому вектори напруженості цього поля на магнітних полюсах вертикальні, а на магнітному екваторі – горизонтальні. В довільній іншій точці простору вектор напруженості магнітного поля нахилений до площини горизонту, отже, вільно підвішена стрілка розташовується під якимось кутом до вертикалі і під якимось кутом до горизонтальної площини у цій точці Землі (рис. 1). Через неспівпадання магнітних та географічних полюсів Землі не співпадають і площини магнітного і географічного меридіанів, які проходять через дану точку земної поверхні.

Таким чином, положення вільно розташованої магнітної стрілки характеризується двома кутами – α та β, визначеними для кожної точки Землі.

       
 
   
 

 

 


Рис. 1. Рис. 2.

 

Магнітне схилення α – це кут між напрямками географічного та магнітного меридіанів (рис. 2). Розрізняють східне та західне схилення (північний полюс стрілки відхиляється відповідно вправо чи вліво від географічного меридіану).

 

 


Рис. 3.

 

Магнітний нахил β – це кут між напрямком напруженості магнітного поля та горизонтальною площиною (рис. 3). Нахил буває північний і південний (північний чи південний кінець стрілки нижче горизонтальної площини).

Ці два кути – схилення та нахил – називаються елементами земного магнетизму. Приклад: для Києва α = 6˚28΄ (східне схилення для 2010 року) β = (північний нахил).

Встановлено, що напруженість магнітного поля має горизонтальну та вертикальну складові. Якщо магнітну стрілку закріпити на вертикальній осі, то вона встановиться в площині магнітного меридіану під дією горизонтальної складової магнітного поля Землі. Відмітимо, що магнітна стрілка або рамка із струмом встановиться в певному напрямку під дією вектора індукції магнітного поля, а не вектора напруженості. Але, оскільки у повітрі напруженості векторів магнітної індукції та напруженості магнітного поля співпадають і значення та відрізняються тільки постійним коефіцієнтом, то, згідно із встановленим традиціями, говорять зазвичай про вектор напруженості магнітного поля Землі.

 

3. Метод вимірювання.

Величину горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі можна визначити наступним чином. Якщо за допомогою колового струму біля стрілки створити ще одне магнітне поле, то стрілка встановиться в напрямку рівнодійної обох магнітних полів. Так як поле колового струму неважко обчислити, знаючи величину струму, то горизонтальну складову земного магнітного поля можна визначити по куту відхилення стрілки та величині струму. Прилад, дія якого ґрунтується на вказаному принципі, називається тангенс- гальванометр.

 

Опис приладу (тангенс- гальванометра).

В центрі колового провідника поміщена на вістрі невелика магнітна стрілка. При проходженні струму по провіднику навколо нього виникає магнітне поле. Якщо радіус колового провідника не дуже перевищує розміри магнітної стрілки, то можна вважати, що стрілка знаходиться в однорідному магнітному полі.

 

Рис. 4.

 

Напруженість магнітного поля в центрі колового струму визначається за законом Біо-Савара-Лапласа: , де І – сила струму, R – радіус витка буссолі.

Для збільшення магнітного поля тангенс-гальванометра замість одного витка зі струмом використовують котушку із N витків, які щільно прилягають один до одного. Якщо товщина намотаного дроту менша за радіус витків, то можна вважати, що результуюча напруженість магнітного поля в центрі котушки

 

 

 

 


Рис. 5.

 

Якщо контур гальванометра встановити в площині магнітного меридіану, то горизонтальна складова напруженості магнітного поля Землі HЗ та напруженість магнітного поля колового струму в центрі гальванометра виявляться перпендикулярні один до одного (рис. 5). Тоді

 

(1)

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-24; Просмотров: 510; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.017 сек.