Порядок выполнения работы

1. Определить постоянную зонда.

1.1. Познакомиться с установкой и при­борами. Определить цену деления ам­перметра и вольтметра, радиус катушки R.

1.2. Воспользовавшись омметром и ми­крометром рассчитать число витков N₁ ка­тушки. (В случае недостатка времени N₁ должно быть задано).

1.3. Собрать электрическую цепь кру­го­вого тока (рис 6.1). Зонд подключить к вольтметру (лучше к цифровому).

1.4. Напряжение ~80 В подать в цепь катушки, а 220 В - в цепь питания вольтметра. Зонд поместить в центр катушки.

1.5. С помощью реостата (или ЛАТРа) установить силу тока в катушке I₀ = 0,5А. Поворачивая зонд вокруг вертикальной оси, добиться максимального значения инду­ци­ру­е­мой ЭДС ₀ (I₀ и ₀ записать в табл. 6.1).

Таблица 6.1

d=  = N1 = R= C = Тл/В
I0 , А
0 , В
С

1.6. Уменьшая силу тока в катушке с шагом, равным ~0,05 А, измерения по п. 1.5 повторить 5-7 раз.

1.7. По каждой из пар I₀ и ₀ по формуле (6.9) вычислить постоянную зонда С. Найти ее среднее значение <С>.

2. Определить В₀ в центре и в других точках на оси кругового тока.

2.1. По одному (лучше большему) из значений ₀ (табл. 6.1) по формуле (6.10) вычислить В₀ в центре кругового тока (катушки). Этот и последующие результаты занести в таблицу 6.2.

Таблица 6.2

l, м
 , В
В0, Тл
В0,теор , Тл

2.2. При силе тока I₀, соответствующей выбранному в п. 2.1 ₀, измерить ЭДС  (см. п. 1.5) в пяти - шести точках вдоль оси катушки (т.е. при разных l).

2.3. По полученным данным (табл. 6.2) вычислить В₀ в этих точках.

2.4. Построить график зависимости В₀ = f ( l ), где l - расстояние от данной точки до центра катушки. Сделать вывод.

2.5. Для тех же точек (тех же l ) вычислить В₀ = В_0,теор по формуле

, при l = 0 .

2.6. Полученные данные нанести на кривую (п. 2.4). Если будут расхождения с графиком, попробуйте найти этому объяснение.

3. Графически изобразить магнитное поле.

3.1. Укрепить на планшете лист бумаги.

3.2. Поместить зонд в произвольной точке сечения катушки (например, слева от центральной точки). Добиться максимального значения . Отметить положение зонда точкой в вырезе площадки зонда.

3.3. Сдвинуть зонд так, чтобы его острие совпало с «меткой», сделанной в п. 3.2 и повторить п. 3.2 5 – 7 раз. Полученные точки плавно соединить, построив в результате силовую линию магнитного поля. Аналогично построить еще 2 – 4 силовые линии. Сделать вывод о структуре магнитного поля катушки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Магнитное поле. Основные характеристики магнитного поля. Единицы измерения.

2. Укажите способы получения магнитного поля.

3. Закон Био - Савара - Лапласа и его применение к расчету индукции магнитного поля тока.

4. Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Закон Фарадея.

5. Как вычислить индукцию магнитного поля в центре и на оси кругового тока?

6. Что такое линии индукции магнитного поля, для чего они нужны?

7. Что называется магнитным потоком через поверхность тела, какова единица его измерения?

8. Что такое эффективная сила тока и эффективное напряжение?

9. Сущность метода исследования магнитного поля с помощью флюксметра.

10. Порядок выполнения работы и ее результаты.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКЦИИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Цель работы: ознакомиться с одним из методов определения вектора индукции магнитного поля Земли.

Приборы и принадлежности: установка для определения магнитного поля Земли.

Магнитное поле Земли

Земной шар представляет со­бой естественный магнит, по­лю­са которого располагаются не­да­леко ( 300 км) от гео­гра­фи­чес­ких полюсов. Тот магнитный по­люс Земли, который распо­ла­га­ет­ся на севере, является Южным маг­нитным полюсом, другой, рас­положенный на юге, - Северным магнитным полюсом (рис. 7.1).

Через магнитные полюса Земли можно провести линии больших кругов - магнитные ме­ри­дианы, перпендикулярно к ним линию большого круга – ма­г­нит­ный экватор, и параллельно последнему линии малых кругов - магнитные параллели. Если в дан­­ной точке Земли свободно под­весить магнитную стрелку (т.е. подвесить за центр масс так, чтобы она могла поворачиваться и в гори­зон­таль­ной и в вер­ти­кальной пло­ско­стях), то она ус­та­но­вится по напра­вле­нию ин­дук­ции магнит­ного поля Земли. Опыт показал (рис. 7.2,а), что ма­г­нит­ная стрелка уста­нав­ли­вается под углом к горизонту, следовательно, под углом к горизонту направлен и вектор индукции магнитного поля. Угол  между направлением вектора индукции магнитного поля в данной точке Земли и гори­зон­тальной плоскостью называется магнитным наклонением. Из сказанного следует, что можно говорить о вертикальной и горизонтальной состав­ля­ю­щих индукции магнитного поля Земли:

. (7.1)

Угол  между направлениями географического и магнитного меридианов называется магнитным склонением (рис. 7.2,б). Оба угла - склонение и наклонение характеризуют элементы земного магнетизма. Например, для Москвы   8⁰ , а   70⁰. И наконец, если вращающаяся магнитная стрелка закреплена на вертикальной оси (компас), то она, естественно, устанавливается в плоскости магнитного меридиана (под действием ).