Описание установки и вывод расчетной формулы

Установка состоит из тангенс-гальванометра, амперметра, блока питания и реостата.

В настоящей работе измеряется горизонтальная составляющая вектора индукции магнитного поля с помощью тангенс-гальванометра. Тангенс-гальванометр состоит из кольца, укрепленного на подставке вертикально (рисунок 3). В желобе кольца помещены

Рисунок 3 Тангенс-гальванометр

витки катушки проводника, по которым можно пропустить электрический ток. В центре кольца расположен прибор, состоящий из корпуса со шкалой и магнитной стрелкой (компас), которая может вращаться вокруг вертикальной оси. Корпус со шкалой может поворачиваться относительно стрелки, что используется для совмещения нулевого значения шкалы со стрелкой.

При отсутствии тока в катушке магнитная стрелка всегда устанавливается вдоль магнитного меридиана Земли, при этом северный полюс магнитной стрелки направлен к южному магнитному полюсу Земли (к северному географическому полюсу). Поворотом подставки плоскость кольца можно совместить с осью, проходящей через концы магнитной стрелки. В этом случае магнитная стрелка и кольцо будут находиться в плоскости магнитного меридиана Земли.

Если по катушке пропустить постоянный ток, то стрелка повернется на некоторый угол a (рисунок 4). Этот поворот стрелки обусловлен магнитным полем кругового тока, протекающего по катушке. На магнитную стрелку в этом случае будут действовать два поля: магнитное поле Земли и магнитное поле, созданное током. Стрелка тангенс - гальванометра устанавливается по направлению результирующей двух векторов: вектора – горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли и вектора – индукции магнитного поля кругового тока.

Рисунок 4 Сложение двух векторов и

Вектор лежит в плоскости катушки, а вектор ей перпендикулярен. Из рисунка 4 видно,

что

. (1)

Откуда

. (2)

Индукция магнитного поля в центре катушки равна

, (3)

где I – сила тока в катушке, n – число витков катушки, r – ее радиус, m – магнитная проницаемость среды (в данном случае для воздуха m = 1), m ₀ - магнитная постоянная ).

Подставив выражение (3) в формулу (2), получим:

, (4)

где D = 2 r – диаметр кольца катушки.

Таким образом, если расположить кольцо тангенс–гальванометра в плоскости магнитного меридиана Земли, пропустить по его катушке электрический ток и измерить силу тока в катушке и угол отклонения магнитной стрелки, можно определить горизонтальную составляющую вектора индукции магнитного поля Земли.