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) |
Теоретическое введение. Цель работы: Изучить принцип суперпозиции магнитных полей на примере определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЪНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА СУПЕРПОЗИЦИИ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ. Цель работы: Изучить принцип суперпозиции магнитных полей на примере определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Приборы и принадлежности: Источник постоянного тока (G4), тангенс-гальванометр {тг), амперметр(А), переключатель (S2), реостат (R 14). Земля представляет собой огромный магнит, который в окружающем Землю пространстве создаст магнитное поле. Магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими полюсами и со временем изменяют свое положение. Вектор индукции магнитного поля в Земли на экваторе направлен горизонтально, у магнитных полюсов Земли - вертикально и всюду в других местах- под некоторым углом кгоризонтальной плоскости. Направление вектора магнитной индукции поля Земли можно определить с помощью магнитной стрелки NS, подвешенной на тонкой нити (рисунок 1). Магнитная стрелка устанавливается по направлению вектора . Вертикальная плоскость, в которой установится стрелка, называется плоскостью магнитного меридиана. Так как магнитные полюса не совпадают с географическими, то стрелка будет отклонена от географического меридиана на некоторый угол α, который называют магнитным склонение. На рисунке 1 угол магнитного склонения представлен как угол между плоскостями магнитного и географического меридианов. Угол, который образует магнитная стрелка с горизонтальной линией, лежащей в плоскости магнитного меридиана называют магнитным наклонением .
Рисунок 1 Рисунок 2 А- плоскость географического меридиана Для случая, когда плоскость, В- плоскость магнитного меридиана. магнитного меридиана совпа-
дает с плоскостью ZOY. Вектор индукции магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальную (рисунок 2). Величины , , - называют элементами земного магнетизма. Если магнитная стрелка может вращаться только вокруг вертикальной оси, то она будет устанавливаться лишь под действием . Это свойство используется для определения величины , с помощью специального прибора называемого тангенс-гальванометром. Тангенс-гальванометр представляет собой плоский вертикальный виток радиуса R, в центре которого в горизонтальной плоскости расположена магнитная стрелка, способная вращаться только вокруг вертикальной оси (рисунок 3а). Выберем прямоугольную систему координат таким образом, чтобы плоскость витка совпадала с плоскостью ZOY, лежащей в плоскости магнитного меридиана, а магнитная стрелка NS вращалась вокруг вертикальной оси, помещенной в точке О, при этом плоскость вращения магнитной стрелки совпадает с плоскостью XYZ. При отсутствии тока в витке стрелка устанавливается в плоскости магнитного меридиана ZOY. При пропускании тока по витку в центре его возникает магнитное поле, величину индукции которого можно определить, используя закон Био-Савара- Лапласа общем виде: , (1) где L - длина проводника произвольной формы, r - расстояние от точки пространства, где определяется поле dB до элемента проводника dL создающего это поле, I - ток проводника, - угол между направлениями тока I и радиуса вектора r, μ - относительная магнитная проницаемость среды (для воздуха μ=1), μ - магнитная постоянная равная 4π10-7 Г/м.
Рисунок 3а Рисунок 3б Дня случая кругового тока = 90о, r = R (где R - радиус витка) имеют постоянные значения для всех участков dL (рисунок 3 б). Длина проводника в этом случае L = 2πR. Поэтому, в соответствии с формулой (1) индукция магнитного поля В в центре кругового тока равна:
. (2) Под действием индукции магнитная стрелка повернется на некоторый угол φ, устанавливаясь в направлении равнодействующей индукции двух полей и рисунок 4. Из рисунка 4 видно, что или , подставляя в это уравнение значение , из уравнения (2) получим: . (3) Зная величины тока I и угла φ можно определить значение . Если вместо одного витка с током I взять короткую катушку, состоящую из n витков, то величина , будет в n раз больше
где R=100 мм - радиус, n = 10 - число витков.
Дата добавления: 2014-12-25; Просмотров: 474; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |