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) |
I. Краткое теоретическое введение
Основными характеристиками магнитного поля: векторы индукции В и напряженности Н, связь между которыми для однородной изотропной среды дается выражением: В =mmo Н, (1) где m0 - магнитная постоянная, величина которой равна 4p×10-7 Гн/м; m - относительная магнитная проницаемость среды. Вектор индукции магнитного поля dB, создаваемого в данной точке элементом проводника d ℓ с током I, по закону Био-Савара-Лапласа равен: , (2) где r – радиус-вектор, проведенный от элемента проводника в рассматриваемую точку; r - модуль вектора r; d ℓ - вектор, равный элементу проводника dℓ, совпадающий с направлением тока; I – ток в проводнике. Модуль вектора d В: , (3) где a - угол между векторами d ℓ и r. Индукция магнитного поля B, создаваемого всеми элементами dl проводника с током I (в том числе прямолинейным, круговым током I), в рассматриваемой точке, на основании принципа суперпозиции магнитных полей: (4) Индукция магнитного поля на оси кругового проводника (ток в проводнике I – постоянный), радиус которого R, расстояние от центра проводника до рассматриваемой точки А, лежащей на его оси – x (рис. 1): . (5) В центре кругового тока (короткой катушки) (x=0): . (6) Задание: Определить горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли. Для выполнения задания берется тангенс-гальванометр (тангенс – гальванометр - короткая катушка, состоящая из N витков, прилегающих достаточно плотно друг к другу, в центре которой помещена легкоподвижная магнитная стрелка – компас. Короткая катушка это такая, у которой длина гораздо меньше радиуса). Плоскость тангенс - гальванометра совмещается с плотностью магнитного меридиана. Если по катушке пропустить ток, то возникает магнитное поле с индукцией B т, направленное перпендикулярно к ее плоскости.
Следовательно, в точках на оси кругового тока, будут существовать два взаимно перпендикулярных магнитных поля: магнитное поле Земли с индукцией B (с горизонтальной составляющей В з) и магнитное поле кругового тока с индукцией В т (рис.2). Помещая магнитную стрелку (компас) в любую точку на оси катушки с током, можно определить направление равнодействующего вектора В, вдоль которого она устанавливается. Если магнитная стрелка помещается в центре кругового тока, то, как видно из (рис.2), В от.= В оз. tga, (7) где В от.- индукция магнитного поля в центре кругового тока; В оз – горизонтальная составляющая индукции магнитного поля Земли; a - угол, на который отклонится магнитная стрелка от своего первоначального положения. Имеем: откуда (8) Электрическая схема установки изображена на рис. 3. Здесь e - источник постоянного тока; R – реостат; mA - миллиамперметр; K - переключатель, с помощью которого можно изменить направление тока в катушке; Т-Г – тангенс-гальванометр. Порядок выполнения задания: 1. Собирают схему по рис. 3. 2. Измеряют диаметр катушки; определяют ее радиус R. 3. Определяют число витков катушки N. 4. Устанавливают магнитную стрелку (компас) в центре тангенс-гальванометра. Поворачивают подставку, добиваются такого состояния, при котором плоскость катушки совпадает с плоскостью магнитного меридиана. При отсутствии тока магнитная стрелка устанавливается в плоскости магнитного меридиана. При этом, направление стрелки (N – S) должно совпадать с нулевым значением шкалы компаса. 5. Замыкают ключ К. Движком реостата изменяют ток в цепи до тех пор, пока стрелка не установится на определенный заданный угол a1. Показание миллиамперметра I1 записывают в таблицу. 6. Переводят переключатель К в другое положение. В этом случае изменяется направление тока в проводнике, а, следовательно, и направление индукции магнитного поля кругового тока. Движком реостата изменяют ток в цепи до тех пор, пока стрелка вновь не установится на заданный угол a1. Значение тока I2 записывают в таблицу (при хорошем совпадении плоскости катушки с плоскостью магнитного меридиана различие между I1 и I2 будет незначительным).
7. Вычислив среднее значение тока Iср.=(I1+I2)/2, подставляя его в формулу(8), определяют горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли. Эксперимент проводят для различных заданных значений угла a, например, трех. 8. Вычисляют абсолютную и относительную погрешности. Таблица.
Контрольные вопросы. 1. Магнитное поле токов. Основные характеристики магнитных полей: напряженность и индукция. Связь между этими векторами, физический смысл и определение направления. 2. Принцип суперпозиции магнитных полей. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа. 3. Магнитное поле кругового проводника с током. 4. Сущность эксперимента по определению Воз. магнитного поля Земли. РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 86; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |