Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра физики
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №16
ПО ФИЗИКЕ
(Раздел «Электричество и магнетизм»)
Ростов-на-Дону 2012
УДК 535.21/075.6
Составители: проф. С.И. Егорова, доц. И.Н. Егоров, проф. Г.Ф. Лемешко
Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли: метод. указания к лабораторной работе № 16 .
– Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2012. – 8 с.
Указания содержат краткое описание рабочей установки и методику определения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Электричество и магнетизм»).
Печатается по решению методической комиссии факультета
«Нанотехнологии и композиционные материалы»
Научный редактор д.т.н., проф. В.С. Кунаков
© Издательский центр ДГТУ, 2012
Цель работы: Определить горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли.
Приборы и принадлежности: тангенс-гальванометр, миллиамперметр, реостат, источник тока, выпрямитель, переключатель.
Земля представляет собой огромный магнит, полюса которого лежат вблизи географических полюсов: вблизи северного географического полюса лежит южный магнитный , а вблизи южного географического – северный магнитный полюс .
Вектор индукциимагнитного поля Земли на экваторе направлен горизонтально, а у магнитных полюсов – вертикально. В остальных точках земной поверхности магнитное поле направлено под некоторым углом к горизонтальной плоскости. Существование магнитного поля в любой точке Земли можно установить с помощью магнитной стрелки.
Для нахождения горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли (т.е. величины проекции вектора индукции на горизонтальную плоскость) используется тангенс-гальванометр, который представляет собой катушку радиусом с числом витков, плотно прилегающих друг к другу, расположенную вертикально в плоскости магнитного меридиана. Толщина обмотки во много раз меньше радиуса катушки, и ею можно пренебречь. В центре катушки в горизонтальной плоскости расположена магнитная стрелка, которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Магнитная стрелка при отсутствии тока в катушке будет расположена по магнитному меридиану Земли N-S (рис.1). Поворотом катушки около вертикальной оси можно добиться совмещения плоскости катушки с плоскостью магнитного меридиана, т.е. плоскость катушки устанавливается перпендикулярно горизонтальной плоскости так, чтобы она совпадала с направлением магнитной стрелки. Если после такой установки катушки по ней пропустить ток , то магнитная стрелка повернется на некоторый угол , установившись вдоль индукции результирующего поля (N1-S1) (см.рис.1), т.е. по диагонали параллелограмма, сторонами которого являются вектор индукции магнитного поля кругового тока и горизонтальная составляющая магнитного поля Земли . Объясняется это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два поля: горизонтальная составляющая магнитного поля Земли и магнитное поле , созданное током (см.рис.1). Согласно принципу суперпозиции полей .
Направление вектора определяется по правилу правого винта, а модуль – по формуле, вытекающей из закона Био-Савара-Лапласа:
, (1)
где - сила тока, протекающего в катушке, - число витков катушки, - средний радиус катушки, - магнитная постоянная.
Из рис.1 видно, что
. (2)
Подставляя (1) в (2), получаем
, (3)
где - угол отклонения магнитной стрелки.
Описание установки
Установка для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли представлена на рис. 2. Тангенс-гальванометр состоит из катушки, укрепленной на вращающейся подставке. В центре катушки на вертикальной оси укреплен легкий круг (лимб) с делениями, в центре которого расположена стрелка. На электрической схеме: источник тока, - выпрямитель, - реостат, – миллиамперметр, – переключатель, меняющий направление тока, проходящего по виткам катушки тангенс-гальванометра.
Рис.2
Порядок выполнения работы
6. Двигая ползунок реостата , добиться поворота стрелки на угол(первое значение угла). Записать соответствующее этому углу число делений , на которое отклонилась стрелка миллиамперметра .
7. Рассчитать силу тока по формуле .
8. Проделать аналогичные измерения для всех углов, указанных в таблице.
9. Результаты занести в таблицу.
10. Установить переключатель в положение 2 и повторить все измерения п.п. 5-9 для силы тока .
11. Вычислить среднее значение силы тока для каждого угла по формуле .
12. Рассчитать для каждого угла горизонтальную составляющую индукции по формуле (3). ( значения и указаны на установке).
13. Рассчитать среднее значение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли .
14. Рассчитать абсолютные погрешности каждого измерения по формуле .
15. Рассчитать среднее значение абсолютной погрешности .
16. Рассчитать относительную погрешность по формуле
.
17. Результат эксперимента представить в виде:
Таблица
|
№ |
|
||||||||||
|
мА дел |
град |
- |
дел |
мА |
дел |
мА |
мА |
Тл |
Тл |
% |
|
|
1 |
20 |
0,36 |
|||||||||
|
2 |
25 |
0,47 |
|||||||||
|
3 |
30 |
0,58 |
|||||||||
|
4 |
35 |
0,70 |
|||||||||
|
5 |
40 |
0,84 |
|||||||||
|
6 |
45 |
1,00 |
|||||||||
|
7 |
50 |
1,19 |
|||||||||
|
8 |
55 |
1,43 |
|||||||||
|
9 |
60 |
1,73 |
|||||||||
|
ср |
Контрольные вопросы (для защиты)
Рекомендуемая литература
2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 3 / И.В. Савельев. – СПб.: Лань, 2006.
3. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высш. шк, 2004.
Редактор Т.В. Колесникова
________________________________________________________
В печать 19.01.2012.
Объём 0,5 усл. п.л. Офсет. Формат 60x84/16.
Бумага тип №3. Заказ № .Тираж 60 экз. Цена свободная
________________________________________________________
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1