Описание установки и метода измерения

Горизонтальную составляющую магнитного поля Земли определяют с помощью прибора тангенс-гальванометра, в основу работы которого положен магнитометрический метод измерений, основанный на магнитном взаимодействии образца и магнитной стрелки. Схематически устройство этого прибора показано на рис. 4. Он состоит из плоской катушки большого диаметра (диаметр и число витков указаны на приборе). В центре помещается магнитная стрелка. Для удобства отсчета, перпендикулярно магнитной стрелке, крепится длинная алюминиевая указательная стрелка. Под действием магнитного поля Земли, магнитная стрелка устанавливается в плоскости магнитного меридиана в направлении составляющей индукции B_. Ток, протекающий по контуру, создает магнитное поле B_К, действующее на магнитную стрелку. В случае, когда катушка располагается в плоскости магнитного меридиана, B_К перпендикулярен B_.

Под действием магнитного поля Земли и магнитного поля катушки стрелка установится по направлению результирующего поля с индукцией . Из рис. 5 видно, что . Индукция магнитного поля контура B_К в центре равна

,

где  – число витков контура,

I – ток в контуре,

r – радиус кольца, откуда

или .

Обозначим и назовем постоянной тангенс-гальванометра.

Окончательно имеем

.

Примечание: все выводы верны для случая, когда размер магнитной стрелки намного меньше радиуса катушки r.

Выполнение работы

1. Собрать схему по рис. 6. Тангенс-гальванометр расположить подальше от амперметра и реостата, чтобы их магнитные поля не оказывали заметного действия на магнитную стрелку.

2. Сориентировать катушку так, чтобы плоскость ее витков совпадала с плоскостью магнитного меридиана (с направлением магнитной стрелки).

3. Замкнуть ключ. Изменяя величину тока реостатом R, добиться поворота стрелки на угол   45и зафиксировать значения ₁ и ₁.

4. Переключателем S₂ изменить направление тока в катушке и снова зафиксировать углы ₂ и ₂ (₁, ₁; ₂, ₂ – углы поворота магнитной стрелки, отсчитанные по обоим концам указательной стрелки (рис. 7).

Рис. 6 Рис.7

5. Взяв среднее значение из ₁, ₁ и ₂, ₂ вычисляют по формуле значение B_.

6. Исходя из формулы , оценить максимальную погрешность измерения B_, считая, что значение известны точно, абсолютная погрешность  не превышает одного деления лимба, а относительная погрешность при измерении тока может быть определена исходя из класса точности амперметра.

Таблица

№ п\п	Измерено					Вычислено
	I, A	1, 	1, 	2, 	2, 	ср, 	B, Тл	Bср, Тл	B, Тл	, %
1. 2. 3. 4. 5.

7. Произвести аналогичные измерения  для 4…5 значений тока. Для каждого опыта вычислить B_.

Контрольные вопросы

1. Сформулировать закон Био-Саварра и вывести из него формулу для расчёта индукции магнитного поля кругового тока.

2. Объяснить принцип действия тангенс-гальванометра.

3. Назовите основные параметры земного магнитного поля.

4. Доказать, что погрешность будет минимальной при  = 45.

Работа №5