Изучение магнитного поля Земли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №8

 

Изучение магнитного поля Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

Студентов 1 курса,

2 группы,

Географического факультета

Руляка Романа 
Скрипока Екатерины 
Санниковой Надежды

 

 

 

 

 

 

Цель работы: изучение магнитного поля Земли, определить горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-буссоли.

 

Оборудование и принадлежности: тангенс-буссоль, источник питания, переключатель, цифровой вольтметр.

 

 

 

Рис.1. Электрическая схема установки

 

 

Рис. 2. Результирующее магнитное поле земли и электрического тока

 

H– вектор напряженности магнитного поля, созданного круговым током

H1– вектор напряженности магнитного поля, созданного круговым током

H0 –горизонтальная составляющая вектора напряженности магнитного поля Земли

 

Рабочие формулы:

 

H0 = n I. / 2r tg j (1)

I – ток, 

r –радиус витков буссоли (r=0,25 м),

n – число витков(n = 32). 

    (2)

 

 

 

j1 и  j2 – углы поворота магнитной стрелки, при движении тока в разных направлениях.

 

 

 

 

Таблица 1. Результаты измерений горизонтальной составляющей магнитного поля Земли

№, п/п	j°	I1*103, A	I2*103, A	Iср*103, A	tg j	H0 , А/м
1	30	43	47	45	0,577	5,0
2	40	63	65	64	0,839	4,9
3	45	72	74	73	1,000	4,7
4	50	84	92	88	1,191	4,7
5	60	117	127	122	1,732	4,5

 

H0 высчитывали по формуле 1

 

 

 

Таблица 2. Результаты измерений горизонтальной составляющей магнитного поля Земли

 

№, п/п	I*103, A	j1°	j2°	H0 , А/м
1	20	15	12	4,9
2	50	35	30	5,0
3	200	70	65	5,3

 

H0 высчитывали по формуле 2

 

Физические выводы:

В ходе работы мы изучили магнитное поле Земли, определили горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли . По углу отклонения магнитной стрелки тангенс-буссоли и силе тока в цепи можно высчитать горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли.

 

 

 

Ответы на контрольные вопросы. 

1. ,где H– напряженность магнитного поля.

Закон Био-Савара-Лапласа:

dB=µ0µI[dl, r]/4πr3

µ–магнитная проницаемость среды

µ0 – магнитная постоянная

dB находится по правилу правого винта, так как dВ – векторное произведение радиус-вектора r  и длины элемента проводника dl. Направление dB перпендикулярно dl и r , т.е. перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линии магнитной индукции.

2. dB=µ0µIdl/4πR2 

Тогда

B= ∫dB = µ0µI/4πR2  ∫dl = µ0µI2πR/4πR2 =   µ0µI/2R

B = µ0µI/2R

3. Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли  H0 производится с помощью тангенс-буссоли. Магнитная стрелка устанавливается по направлению равнодействующей напряженности магнитного поля. Тангенс-буссоль установлена по полю Земли. Поле тока перпендикулярно ему. Зная напряженность поля, созданного током и угол можно вычислить напряженность земного поля.