Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
В лице «как правильно и официально пишется название учреждения» заявляем, что со стороны почтового отделения № ФГУП «Почта России» имеют место неоднок...полностью>>
'Документ'
В соответствии со ст. 22 Федерального закона от 27 июля 2004 года № 79-ФЗ «О государственной гражданской службе Российской Федерации» «Министерство об...полностью>>
'Документ'
Это устройство для чтения электронных книг. С него можно читать книги с таким же комфортом для глаз, как и с бумаги. При этом оно занимает меньше мест...полностью>>
'Документ'
Электронная почта ИНН КПП - Код ОКВЭД Код ОКПО Основной государственный регистрационный номер (ОГРН) Платежные реквизиты Расчетный счет Полное наимено...полностью>>

Главная > Методические указания

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

На правах рукописи

Министерство образования и науки Российской Федерации

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра физики

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ

СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ

ЗЕМНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ПРИ ПОМОЩИ ТАНГЕНС-БУССОЛИ

Методические указания к лабораторной работе № 31

Волгоград 2013

УДК 537.612.2 (076.5)

Определение горизонтальной составляющей индукции земного магнитного поля при помощи тангенс-буссоли: Метод. указания к лабораторной работе / Сост. Е.Г. Надолинская, Л.В. Жога; ВолгГАСА, Волгоград, 2003, 10 с.

Целью настоящей работы является определение величины горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции поля Земли. Рассмотрен вопрос о природе земного магнетизма. Графически представлены силовые линии и вектор индукции магнитного поля Земли , показано разложение вектора на вертикальную и горизонтальную составляющие. Приведена электрическая схема экспериментальной установки и методика измерения горизонтальной составляющей вектора земного магнитного поля с помощью тангенс-буссоли. Описан порядок выполнения работы. Приведены правила техники безопасности и контрольные вопросы.

Для студентов всех специальностей по дисциплине «Физика».

Ил. 4. Табл. 1. Библиогр. 2 назв.

© Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия, 2002

© Составление Надолинская Е.Г., Жога Л.В., 2002

Цель работы: определение величины горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции поля Земли.

Приборы и принадлежности: тангенс-буссоль, амперметр, реостат, переключатель, источник постоянного тока.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Как известно, Земля является гигантским магнитом. Магнитный момент Земли равен 8·1022 А·м2. Чтобы создать такое поле, необходимо было бы по проводнику, уложенному по экватору Земли, пропустить ток 109 А. Природа земного магнетизма окончательно не выяснена. Предполагается, что магнитное поле создается потоками заряженных частиц вблизи границы земного ядра, возникающими за счет внутреннего тепла Земли, а также за счет приливных явлений в земной коре под действием притяжения Луны.

Магнитное поле Земли может быть обнаружено, например, с помощью магнитной стрелки (компаса). Силовые поля Земли изображены на рис. 1.

Рис.1 Рис.2

Фактически, везде над поверхностью Земли, вектор индукции магнитного поля направлен под некоторым углом к поверхности и может быть разложен на вертикальную 1 и горизонтальную 2 составляющие (рис. 2). Определение горизонтальной составляющей 2 и составляет цель данной работы.

  1. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли производится по отклонению магнитной стрелки, установленной на острие иглы и расположенной в горизонтальной плоскости. При помещении в магнитное поле стрелка устанавливается вдоль направления вектора магнитной индукции. В частности, в магнитном поле Земли стрелка ориентируется по горизонтальной составляющей индукции поля. Если в том месте, где находится стрелка, создать дополнительное магнитное поле известной величины, направленное перпендикулярно магнитному полю Земли, магнитная стрелка повернется и установится вдоль вектора результирующего поля р, равного векторной сумме 2 и (рис. 3).

Рис. 3

Измерив угол α, на который отклоняется стрелка от первоначального положения при включении поля , и учитывая, что треугольник ОА0С прямоугольный, легко вычислить величину горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли2:

. (1)

Создание дополнительного поля и измерение угла отклонения стрелки α производится с помощью тангенс-буссоли. Тангенс-буссоль – это прибор, состоящий из круга, на который намотано несколько витков изолированной проволоки. Круг установлен на подставке в вертикальном положении. В центре круга в горизонтальной плоскости закреплен компас со стрелкой, на которую сверху наклеен алюминиевый круг (лимб) с делениями от 00 до 3600. Стрелка под кругом расположена так, что ее северный конец совпадает с делением 00 лимба, а южный – с делением 1800. Стрелка с лимбом может свободно вращаться внутри круглой коробки. С одной стороны коробки прикреплена призма полного внутреннего отражения и лупа, через которые можно наблюдать деления лимба; на диаметрально противоположной стороне коробки укреплена стойка с тонкой проволокой, выполняющей роль визира.

Плоскость витков катушки перпендикулярна направлению щель–визир. Если развернуть тангенс-буссоль так, чтобы против визира установилось деление лимба 900 или 2700, то магнитная стрелка, а следовательно, и вектор индукции магнитного поля Земли будут находиться в плоскости витков, совпадающей с плоскостью магнитного меридиана Земли.

Рис. 4

На рис. 4 показана электрическая схема установки. При замыкании переключателя П по виткам прибора протекает постоянный ток, величина которого регулируется реостатом R и измеряется амперметром A. В центре тангенс-буссоли (там, где находится магнитная стрелка) ток создает магнитное поле, индукция которого направлена перпендикулярно плоскости витков и определяется по формуле:

= (2)

где = 4π·10-7 Г/м – магнитная постоянная; n – число витков; I – сила тока, А; r – радиус круга, м.

При включении тока стрелка отклоняется и устанавливается в направлении результирующейр. Определив угол отклонения стрелки по лимбу, можно рассчитать значение горизонтальной составляющей 2 индукции магнитного поля Земли:

. (3)

Отношение

(4)

называется постоянной тангенс-буссоли. Значение может быть выражено через параметры катушки и постоянную С:

. (5)

Чтобы исключить ошибку измерения угла α, связанную с неточностью установки плоскости витков в плоскости магнитного меридиана Земли, измерения проводят для двух противоположных направлений . Для этого с помощью переключателя П меняют направление тока в витках при неизменной силе тока I. Так как при этом изменяется только по направлению, углы отклонения и должны быть одинаковы по величине и противоположны по знаку: = –. Если тангенс-буссоль установлена с малой ошибкой Δα, то при снятии отсчета будем иметь:

Тогда при вычислении среднего значения угла отклонения ошибка установки Δα автоматически исключается:

. (6)

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Установить тангенс-буссоль так, чтобы плоскость витков совпала с плоскостью меридиана магнитного поля Земли. Для этого нить визира совмещается с делением 900 или 2700 лимба.

Амперметр и источник тока должны отстоять от буссоли не менее чем на 1 м. Это делается для уменьшения влияния посторонних магнитных полей на точность измерения.

2. Проверить правильность сборки схемы в соответствии с рис. 4.

3. Включить источник тока в сеть.

4. Установить заданное преподавателем начальное значение силы тока реостатом R и снять отсчет угла по лимбу. Затем, не меняя силы тока, переключателем П изменить его направление и повторить отсчет.

Вычислить углы отклонения стрелки от первоначального положения α1 и α2, абсолютные значения углов отклонения и записать в таблицу.

Опыт повторить 5–7 раз при разных значениях силы тока I. Шаг изменения силы тока задается преподавателем. Максимальное значение тока должно быть таким, чтобы угол отклонения не превышал 600.

Примечание. С целью уменьшения резких колебаний стрелки с лимбом, возникающих при изменении направления тока в витках буссоли, можно провести последовательно измерения углов отклонения стрелки при всех заданных значениях силы тока, сначала при одном, а затем при другом направлении тока. Одинаковые значения силы тока при двух различных положениях переключателя П (разных направлениях тока) выставляются с помощью реостата R при условии, что на шкале амперметра положения стрелки совпадают с ее зеркальным изображением для всех задаваемых значений тока (смотреть на стрелку амперметра нужно в строго вертикальном направлении сверху вниз).

Таблица

п/п

Сила

тока

I, А

Угол отклонения

Средний угол отклонения

Постоянная тангенс-буссоли ,

А

Тл

Тл

Тл2

tg

1

2

.

.

7

5. Используя соотношения (4), (5) и значения вычислить для каждого опыта постоянную тангенс-буссоли и горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли В2i.

Значения числа витков n и радиуса круга r указаны на тангенс-буссоли.

= 4π·10-7 Гн/м = 12,57·10-7 Гн/м.

Результаты вычислений записать в таблицу.

6. Найти среднее значение и вычислить абсолютную погрешность измерения по методу Стьюдента:

, где , число измерений m = 7, доверительная вероятность W = 0,9

7. Результат записать в виде.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

  • Установка включаются в сеть 220 В.

  • Соблюдайте осторожность при работе. Избегайте контактов в местах касаний токоведущих проводов с элементами схемы.

  • В случае неисправностей вызывайте лаборанта.

  • После выполнения работы установку отключить от сети.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какими явлениями можно объяснить природу земного магнетизма?

2. Запишите закон Био-Савара-Лапласа и формулу для расчета величины индукции магнитного поля в центре кругового тока с током.

3. Опишите устройство тангенс-буссоли. Что такое постоянная тангенс-буссоли?

4. Объяснить методику измерения индукции магнитных полей с помощью тангенс-буссоли.

5. Зачем опыт проводится при разных направлениях тока в витках буссоли.

Библиографический список

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1999.

2. Детлаф А.А. Курс физики /А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. М.: Высш. шк., 1999.

План учеб.-метод. документ. 2002 г., поз. 30

Редактор Л.М. Ельцова

Подписано в печать 0 .06.03. Формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».

Усл. печ. л. 0.47. Уч.-изд. л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ

Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия

Редакционно-издательский отдел

Сектор оперативной полиграфии ЦИТ

400074, Волгоград, ул. Академическая, 1



Похожие документы:

  1. Методические рекомендации по преподаванию физики в 2012 2013 учебном году Данные о результатах экзаменов в градации от количества часов изучения предметов в неделю

    Методические рекомендации
    ... Методические рекомендации по преподаванию физики в 2012 – 2013 ... 1/13 31,5/31,5/ - ... , практическая работа, лабораторная работа. Фронтальный ... сост. О.А. Маловик. – Волгоград: Учитель, 2007. - ... задача по физике с ответами, указаниями, решениями. – М.: Илекса ...
  2. Методические указания №1 к занятию по математике для студентов лечебного факультета специальности 060101 «Лечебное дело». Основы высшей математики: дифференцирование

    Методические указания
    ... МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ № 7,8 для студентов лечебного факультета специальности – 060101 «Лечебное дело». ТЕМА: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ...
  3. Название Информатики

    Документ
    ... условиях неопределенности и риска: Методические указания к лабораторным работам по курсам "Исследование оперций ... В. Черепашков, Н. В. Носов - Волгоград: ИН-ФОЛИО, 2009 - 591 с. ... - Москва: ДМК Пресс, 2013 1.00 - 8 1.00 - 31 - - Иванова Г. С. Технология ...
  4. Методические рекомендации по организации внеурочной деятельности в образовательных учреждениях Томской области Дозморова Е. В., к п. н., проректор по нр тоипкро

    Методические рекомендации
    ... 2009 - 2013 годы. ... методических материалов/ Изд-во «Учитель» ; сост., ред. и коммент. Т. В. Черниковой. - Волгоград ... методический аппарат учебников включены задания, задачи, практические, лабораторные работы ... от 31 мая ... курса, методические указания по ...
  5. Къэбэрдей-Балъкъэр Республикэм и лъэпкъ библиотэкэ КъБР-м И ПЕЧАТЫМ И ТХЫДЭ КъМР-ни БАСМА ЛЕТОПИСИ Къэрал библиографическэ указатель

    Документ
    ... 163]. 16.4 Физика Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики ... по маршруту Нальчик – Волгоград в честь Дня Победы] ... . – 1990. – № 5. – Н. 27 – 31. Кешокова Алима поздравляют [с присвоением звания ... П. 207, 1844, 2013-21, 2444-46, ...

Другие похожие документы..