Лабораторная работа № 8 Магнитные поля земли и постоянного магнита

Цель работы: измерить и рассчитать магнитные поля Земли и постоянного магнита.

Оборудование: ЛКЭ-1 (генератор сигналов функциональный ГСФ – 2, мультиметр М-830В), провода соединительные, компас, катушка на рейтере, съёмный столик-пластина, магнит на подставке.

Краткие теоретические сведения

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, а расположенный на юге, - Северным магнитным полюсом (рис. 8.1).

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.8.2), что магнитная стрелка устанавливается под углом к горизонту. Так же 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 магнитного поля Земли:

(8.1)

Угол между направлениями географического и магнитного меридианов называется магнитным склонением (рис. 8.2б). Оба угла – склонение и наклонение, характеризуют элементы земного магнетизма. Например, для Москвы , а . И последнее, если вращающая магнитная стрелка закреплена на вертикальной оси (компас), то она, естественно, устанавливается в плоскости магнитного меридиана (под действием ).

Порядок выполнения работы

1. Магнитное поле Земли.

1. Применяем метод тангенс-буссоли. Поставьте катушку на штырь верхней пластины разборного конденсатора модуля «Поле в веществе»;

2. Установите в катушке съемный столик-пластину. На столик положите компас;

3. Сориентируйте катушку так, чтобы стрелка компаса оказалась в плоскости катушки;

4. Пропуская через катушку постоянный ток, получите отклонение стрелки компаса на 45 для этого:

• используйте на генераторе ГСФ – 2 гнезда “ИПН” и “ОБЩ”;

• генератор поставить в режим усиления по току: тумблер «0» в положение «=», тумблер «20В/1А» в положение «1А»;

• источник постоянного напряжения «ИПН» установить на нуль;

5. Мультиметр использовать в режиме вольтметра с пределом 200 мВ;

6. Снять показания с вольтметра и рассчитать значение тока по формуле: , где R = 17,9 Ом – сопротивление катушки;

7. Внимание! Перед проведением опыта удалите постоянный магнит не менее, чем на 1 метр от катушки, и положите его плашмя. Убедитесь, что поле магнита не влияет на стрелку компаса;

8. Магнитное поле Земли рассчитайте по формуле: , где r = 35 мм – средний радиус катушки, N = 400 – число витков катушки;

9. Результаты запишите в виде:

Магнитное поле Земли:

В = _____ Тл.