2. Задание

2.1. Теоретическая часть

1. Какой метод используется для определения напряженности магнитного поля Земли а данной работе?

2. На какое поле реагирует магнитная стрелка?

3. Запишите связь между горизонтальной составляющей поля Земли (Н₀) и напряженностью поля тока (Н₁)в данном методе? При каком условии эта связь справедлива? Поясните с помощью рисунка взаимную ориентацию Н₀ и Н₁ и укажите на рисунке расположение колец Гельмгольца.

4. Напряженность магнитного поля,созданного электрическим током, определяется на основе закона Био-Савара-Лапласа и принципа суперпозиции полей. Что определяет закон Био-Савара-Лапласа? Запишите этот закон в векторной форме и по модулю, поясните словами и с помощью рисунка все величины в него входящие. Чему равен угол между(проверьте сделанный вами рисунок!)

5. Принцип суперпозиции для нахождения напряженности магнитного поля, созданного одним витком колец Гельмгольца, записывается в виде: , почему не справедливо аналогичное равенство для модулей векторовН_В и dН ?

6. Как найти модуль Н_В, если известен модуль dН (по закону Био-Савара-Лапласа) и его проекции на координатные оси?

7. Запишите формулу для расчета напряженности магнитного поля, созданного током в экспериментальной установке, и окончательную рабочую формулу для экспериментального определения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли, поясните словами все буквенные обозначения в этих формулах.

2.2. Экспериментальная часть

1. Соедините сменный модуль с блоком питания, в результате этого образуется цепь (рис.4).

Рис. 5

где 1 - кольца Гемгольца; 4 - миллиамперметр;

2 - компас; 5 - переключатель направления тока;

3 - магазин сопротивлений; 6 - блок питания.

2. Поверните кольца Гемгольца (при отсутствии тока в них) так, чтобы стрелка компаса была параллельна плоскостям колец.

3. Замкните переключатель в положение 1. С помощью магазина сопротивлений установите определенное значение тока (по указанию преподавателя). Определите угол отклонения стрелки компаса при этом токе.

4. Переведите переключатель направления тока в положение 2 (противоположное первому). Определите силу тока I₂ и угол отклонения стрелки (течет ток противоположного направления).

5. Повторите измерения, поочередно выполняя действия п.3, п.4. Результаты занесите в таблицу 1.

6. Вычислите по формуле (9) значение горизонтальной составляющей напряженности поля Земли (по средним значениям силы тока и угла отклонения стрелки).

7. Оцените полученный результат. Вычислите погрешность произведенных измерений .

8. Запишите окончательный результат в виде .

Таблица 1

№ опыта	1	2	3	4	5	6
I, мА							<I>=
, град							<>=

Список понятий и законов для защиты на коллоквиуме

Коллоквиум по механике

(для зачета необходимо воспроизвести не менее 75% определений за 15-20 минут)

А) Основные кинематические понятия

1. Скорость линейная и угловая

2. Ускорение линейное и угловое

3. Ускорение тангенциальное

4. Ускорение нормальное

5. Связь тангенциального и нормального ускорений с полным линейным ускорением

6. Связь тангенциального и нормального ускорений с угловым ускорением и угловой скоростью

Б) Основные кинематические законы

1. Кинематический закон скорости в общем виде для поступательного и вращательного движений

2. Кинематический закон скорости для частных случаев равномерного и равнопеременного движений

3. Кинематический закон пути (или координаты) для поступательного и вращательного движений в общем виде

4. Кинематический закон пути (или координаты) для частных случаев равномерного и равнопеременного движений

В) Основные динамические понятия

1. Масса и момент инерции тела

2. Импульс и момент импульса тела

3. Кинетическая энергия движения тела (для поступательного и вращательного движений)

4. Сила и момент силы

5. Импульс силы и импульс момента силы

6. Работа силы и работа момента силы

7. Потенциальная энергия взаимодействия тел

- в поле силы тяжести Земли

-для гравитационного взаимодействия в общем случае

- для упругого взаимодействия

Г) Основные динамические законы

1. Основной закон динамики (Второй закон Ньютона) для поступательного и вращательного движений.

2. Другие варианты основного закона динамики:

- теоремы об изменении импульса и момента импульса тела

- теоремы об изменении кинетической энергии тела при поступательном и вращательном движениях

3. Законы для разных видов сил:

-закон Всемирного тяготения

- закон Гука

- закон Кулона-Амонтона (для сухого трения)

- закон Стокса (для вязкого трения)

4. Законы сохранения:

- закон сохранения суммарного импульса системы взаимодействующих тел

- закон сохранения суммарного момента импульса системы взаимодействующих тел

- закон сохранения полной механической энергии в системе взаимодействующих тел

Коллоквиум по электромагнетизму

(для зачета необходимо воспроизвести не менее 75% определений за 15 минут)

А) Основные характеристики и свойства электростатического поля

1. Напряженность

2. Потенциал

3. Связь между напряженностью и разностью потенциалов в общем виде и для частного случая однородного поля

4. Графическое изображение (силовые линии и эквипотенциальные поверхности) и свойства электростатического поля

5. Формулы для вычисления напряженности и потенциала для частных случаев (поле, созданное точечным зарядом, равномерно заряженной нитью и равномерно заряженной плоскостью)

6. Работа при перемещении заряда в электростатическом поле (два варианта: через напряженность и через разность потенциалов)

Б) Основные характеристики и свойства магнитного поля

1. Индукция магнитного поля

2. Графическое изображение и свойства магнитного поля

3. Вычисление индукции магнитного поля, созданного бесконечно малым элементом тока ( закон Био-Савара-Лапласа)

4. Формулы для вычисления индукции для частных случаев (поле, созданное током, текущим по прямому проводнику, по кольцевому проводнику, по длинному соленоиду )

5. Работа при перемещении проводника с током в магнитном поле

В) Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях

1.Сила, действующая на заряженную частицу со стороны электрического поля.

2. Особенности движения заряженной частицы в продольном и поперечном электрическом поле

3.Сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля (сила Ампера)

4.Сила, действующая на заряженную частицу со стороны магнитного поля (сила Лоренца)

5. Особенности движения заряженной частицы в продольном и поперечном магнитном поле

Г) Взаимосвязь электрического и магнитного полей

1. Явление электромагнитной индукции (сущность явления и закон)

2. Явление самоиндукции (сущность явления и закон)

3. Явление магнитоэлектрической индукции (гипотеза Максвелла)

4. Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в вакууме