Метод тангенс–гальванометра

Тангенс–гальванометр состоит из нескольких кольцеобразных витков медной проволоки, расположенных в вертикальной плоскости. В центре витков расположена магнитная стрелка, установленная на шкале с градусными делениями, шкала служит для отсчета положений магнитной стрелки или ее отклонений. Расположив витки, тангенс–гальванометра в плоскости магнитного меридиана пропустим ток по виткам. В этом случае на магнитную стрелку будут действовать две пары сил.

Одна пара сил создана действием магнитного поля земли – она будет стремиться вернуть стрелку в плоскость магнитного меридиана, т.к. силы этой пары направлены параллельно плоскости меридиана. Другая пара сил будет создана действием магнитного поля кругового тока – она стремится расположить стрелку перпендикулярно к плоскости магнитного меридиана. Следовательно, на магнитную стрелку действуют два поля – поле Земли () и поле тока (). Под действием этих полей магнитная стрелка отклонится на угол α от магнитного меридиана и будет в равновесии при условии, что равнодействующая этих сил будет совпадать с направлением отклоненной стрелки.

Из чертежа (рис.1.) следует, что

рис.1

Величина напряженности полясозданного током в центре витка, вычисляется по закону Био–Савара–Лапласа. Для системы СИ:

где I – ток, текущий в витке, в амперах;

r – радиус витка катушки, в метрах.

Напряженность магнитного поля тока в катушке с числом n витков определяется по формуле:

.

В итоге горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли:

.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему: Т – тангенс–гальванометр, К – коммутатор для изменения направления тока в тангенс–гальванометре, mA – миллиамперметр, R – реостат, ε источник тока (рис.2).

рис.2

2. Установить компас на стеклянной подставке в центре тангенс–гальванометра.

3. Установить тангенс-гальванометр в плоскость магнитного меридиана так чтобы конец стрелки компаса совпадал с 0^о, а сама стрелка компаса располагалась вдоль витков тангенс–гальванометра.

4. Включить источник питания. Установить движок реостата в некотором положении и измерить величину тока I₁.

5. Как только стрелка компаса придет в равновесие, отсчитать по круговой шкале отклонение α₁.

6. Не меняя величины тока, I₁ изменить переключением коммутатора направление тока и измерить величину отклонения стрелки компаса α₂. Взять среднее значение угла α.

7. Опыт повторить пять раз при различном токе. Величину тока изменяют реостатом R.

8. Измерить линейкой радиус витков тангенс–гальванометра и сосчитать число витков n (Величины R, n указаны на основании подставки).

9. Данные занести в таблицу.

   N п/п	, A	, град.	, град.	, град.		, А/м

10. Вычислить погрешность косвенных измерений.

где – определяют по классу точности миллиамперметра;

–принимают равным 0,510^-3м;

–принимают равной половине цены деления компаса.

11. Сделать соответствующий вывод.

12. Результат измерения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Н записать в виде: