МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4.2
Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить горизонтальную составляющую магнитного поля Земли.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:
Тангенс-гальванометр
Миллиамперметр
Реостат
Коммутатор
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ
Магнитные взаимодействия, как между электрическими токами, так и между магнитами осуществляются посредством магнитного поля. Магнитное поле можно представить наглядно следующим образом. Если проводники с током продеть через лист картона и насыпать на лист маленькие магнитные стрелки, то они расположатся вокруг проводника по касательным к концентрическим окружностям, центры которых совпадают с точкой пересечения оси проводника с картоном. Это явление свидетельствует о действии некоторых сил в пространстве, окружающем проводник с электрическим током. Окружности, по которым расположились магнитные стрелки, указывают на положение магнитных линий, которые, в отличие от линий электростатического поля, не имеют начала и конца, образуя замкнутые петли, сцепленные с контуром тока.
За направление магнитной линии в данной точке поля принимается направление от южного к северному полюсу магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля. Направление линии магнитной индукции можно определить при помощи правила буравчика: если ввинчивать буравчик по направлению электрического тока, то направление вращения головки укажет направление линий индукции магнитного поля.
Таким образом, магнитное поле оказывается вихревым, т.е. с замкнутыми линиями магнитной индукции, в отличие от невихревого электростатического поля, и проявляется как силовым действием на движущиеся заряженные частицы, так и ориентирующим воздействием на рамку с током.
Силовой
характеристикой магнитного поля является
вектор магнитной индукции
,
который направлен в каждой точке поля
по касательной к магнитной линии.
Выражение силы, действующей на элемент
тока
,
находящийся в магнитном поле, записывается
следующим образом:
,
(1)
где
– величина тока в проводнике, помещенном
в магнитное поле;
– дифференциальный элемент тока;
– индукция магнитного поля, в которое
помещен элемент тока.
Если направление тока в элементе
проводника перпендикулярно к магнитной
индукции (
),
то:
(1а)
и, следовательно,
.
(2)
Таким образом, вектор магнитной индукции равен силе, с которой магнитное поле действует на единицу длины проводника, по которому течет ток, равный единице, помещенного перпендикулярно вектору магнитной индукции.
В СИ за единицу измерения индукции магнитного поля принимается 1 Тл (Тесла). Один Тесла есть индукция такого однородного магнитного поля 1 м2 площади которого, расположенный перпендикулярно к , пронизывается магнитным потоком в 1 Вб (Вебер).