Описание установки

В качестве источника известного постоянного магнитного поля используется катушка, внутри которой на съемном столике - пластинке размещают магнитный компас (рис. 2). Катушка подключается к источнику постоянного тока, величину которого можно изменять с помощью переменного сопротивления. По отклонению стрелки компаса в суммарном магнитном поле Земли и магнитном поле катушки судят о величине геомагнитного поля.

Рис.2. Экспериментальная установка.

1 – амперметр, 2 – катушка, 3 – компас с магнитной стрелкой

Порядок выполнения работы

1. Укрепите катушку на стержне модуля МО-З (рис. 2). Компас поместите в центре катушки. Катушку расположите в плоскости магнитного меридиана, так чтобы стрелка компаса находилась в плоскости катушки.

2. Соберите электрическую схему, показанную на рис. 3.

3.Включите питание катушки и отрегулируйте ток переменным резистором так, чтобы стрелка компаса отклонилась на 45°, при этом магнитная индукция катушки сравняется с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

4. Данные занесите в таблицу.

Рис. 3. Электрическая схема 5.Выключите ток в катушке.

6. Встряхните компас и установите катушку вдоль магнитного меридиана. Повторите измерения 5-7 раз.

7. Для каждого измерения рассчитайте горизонтальную составляющую магнитного поля Земли В_г по формуле (1). N = 400 витков, R = 35 мм. Заполните таблицу.

Таблица

№	I (мА)	Вг(мТл)	Вi  <Вг>	(Вi  <Вг>)2
1
…
5


8. Рассчитайте среднее значение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, абсолютную и относительную погрешность по формулам

, ,

где В_i - каждое очередное значение В_Г, t(,n) - коэффициент Стьюдента (для 5 измерений t(,n) = 2,78), п - число измерений.

4. Результат запишите в стандартном виде:

В_г = <B_Г > ± В;  =B/<B_г>, при  = 0,95.

Задания к отчету

1. Магнитное поле Земли. Его составляющие. Понятие о магнитном меридиане.

2. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био - Савара - Лапласа.

3. Магнитное поле прямого и кругового токов.

4. Рамка с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током.

5. Ось прямой катушки, имеющей 400 витков диметром 4 см, расположена горизонтально в плоскости магнитного меридиана. По катушке идет ток 6 А. Определите действующий на нее вращающийся момент, если напряженность магнитного поля Земли равна 40 А/м, а угол наклонения равен 70⁰.

6. Период небольших колебаний маленькой магнитной стрелки вокруг вертикальной оси в магнитном поле Земли равен 0,7 с. Период колебаний той же стрелки, помещенной внутри соленоида, по которому идет ток, равен 0,1 с. Затухание колебаний в обоих случаев невелико. Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли равна 14,3 А/м. Определите напряженность магнитного поля внутри соленоида.

7. Заряд q падает в магнитном поле Земли, индукция которого B = (0, B, 0). В начальный момент времени r(0) = (0,0,h), v(0) = 0. Найти границы области движения заряда по оси z, направленной вертикально вверх.

Приложение I

Коэффициенты Стьюдента (при α = 0,95)

п	2	3	4	5	6	7	8	9	10	20	∞
τ(α,n)	12,7	4,3	3,2	2,8	2,6	2,4	2,4	2,3	2,3	2,1	2,000

Приложение II