Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ И




ПОСТОЯННОГО МАГНИТА»

 

Цель работы: Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля, создаваемого Землей и постоянным магнитом.

 

Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, мультиметр, компас, катушки, соединительные провода, постоянный магнит.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Изучение магнитного поля Земли имеет важное значение в радиосвязи, в навигации, при разведке магнитных руд.

Земля в целом представляет собой огромный шаровой магнит. Магнитные полюса Земли, являющиеся точками, где индукция магнитного поля B=0, не совпадает с ее географическими полюсами. Линии магнитного поля выходят приблизительно из Центра Земли через Южное полушарие и, обогнув Землю, возвращаются к ее центру через Северное полушарие. Магнитное поле Земли испытывает медленные вековые изменения (вариации). В разные геологические эпохи геомагнитное поле имело разную полярность и величину. В настоящее время поле уменьшается примерно на 1% за каждые 10 лет.

В действительности магнитное поле Земли имеет более сложную структуру, чем поле однородно намагниченного шара, так как добавляются поля неоднородных материковых плит, магнитных аномалий верхней части земной коры. В районе Курской магнитной аномалии (КМА), где сильно магнитные железистые кварциты являются причиной возникновения аномальных магнитных полей, индукция магнитного поля В достигает 200 мкТл. На КМА большинство аномалий представлены в виде узких длинных полос.

Если подвесить магнитную стрелку на нити так, чтобы точка подвеса совпадала с центром тяжести стрелки, то стрелка установится по направлению касательной к силовой линии магнитного поля Земли (рис. 1).

Вертикальная плоскость, в которой расположится стрелка, называется плоскостью магнитного меридиана. Так как магнитные полюса не совпадают с географическими полюсами, то стрелка будет отклонена от географического меридиана. Вектор В индукции магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную Вг и вертикальную Вв.

В северном полушарии Южный конец стрелки будет наклонен к Земле и
стрелка составит с горизонтом угол наклонения Q. Горизонтальная Вг и вертикальная Вв составляющие, а также угол наклонения Q вектора индукции магнитного поля Земли называются элементами земного магнетизма. Постоянный магнит является изделием определенной формы (в виде подковы, полосы, пластины, кольца и др.) из предварительно намагниченных ферромагнитных или ферромагнитных материалов, способных сохранять большую магнитную индукцию после устранения намагничивающего поля. Постоянные магниты широко применяют

 
 

 

 


как автономные источники постоянного магнитного поля в электротехнике, радиотехнике, автоматике, магнитном обогащении и других областях техники. В данной работе используют постоянный магнит, имеющий форму кольца.

Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому действию на внесенные в него проводники с током или постоянные магниты. Название «магнитное поле» связывают с фактом ориентации магнитной стрелки. За направление магнитного поля принимают направление, совпадающие с направлением силы, которая действует на северный полюс магнитной стрелки, помещенный в данную точку. Так как оба полюса магнитной стрелки лежат в бесконечно близких точках поля, то силы, действующие на оба полюса равны друг другу. Следовательно, на магнитную стрелку действует пара сил, поворачивающая ее так, чтобы ось стрелки, соединяющая южный полюс с северным, сов падала с направлением поля (рис. 2).

 

 
 

 


Рис.2

 

Стрелка магнитного компаса показывает направление горизонтальной
составляющей индукции магнитного поля Вг в месте расположения компаса. Если компас поместить в центр кругового проводника(катушки), сориентировав катушку так, чтобы ее диаметр совпал с направлением стрелки, а ось катушки была перпендикулярна середине стрелки, то при пропускании по катушке тока магнитная стрелка компаса будет отклоняться от направления Вг на некоторый угол a (рис. 3), величина которого зависит от силы тока, протекающего по проводнику. При вышеуказанном расположении катушки на стрелку компаса будет действовать, кроме горизонтальной составляющей Вг , магнитное поле катушки с индукцией Вк, направленное перпендикулярно плоскости катушки, то есть Вг (рис.3). В результате совместного действия магнитных полей стрелка компаса будет сориентирована в направлении результирующего магнитного поля, индукция которого Вргк.

индукция магнитного поля катушки в ее центре при витках проводника равна

(1)

где R- средний радиус катушки,

I - сила тока через катушку,

mo - магнитная постоянная

Из рис.3 видно, что При a =45о

(2)

 
 

 


Рис.3

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

 
Электрическая схема установки показана на рис. 4 Реостат позволяет изменять силу тока в цепи, которая определяется по показаниям цифрового мультиметра. В качестве источника постоянного тока в работе используют блок питания Б5-49. Катушка, используемая в работе имеет следующие параметры: средний радиус витка R=55м, число витков N=158. В состав установки входят два столика для размещения компаса и постоянного магнита и специальная подставка для размещения катушек.

 

 

 

 


ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

 

Включение и установка требуемого режима работы приборов производится под наблюдением обслуживающего персонала лаборатории.

1. У преподавателя, ведущего лабораторный практикум, получить допуск и задание на проведение эксперимента.

2. Установите катушку К1 на штырь специальной подставки.

3. Установите в катушке К1 съемный столик. На столик положите компас так, чтобы середина стрелки компаса совпала с центром катушки. ВНИМАНИЕ! Перед выполнением п.4 удалите не менее чем на 1 метр от катушки К1 постоянный магнит и положите его плашмя. Убедившись, что поле магнита не влияет на стрелку компаса, приступайте к выполнению следующего пункта.

4. Сориентируйте катушку К1 так, чтобы стрелка компаса оказалась в плоскости катушки, т.е. совпала с ее диаметром.

5. Используя соединительные провода собрать измерительную схему согласно рис. 4.

6.Показать собранную схему преподавателю или лаборанту и после этого включить блок питания Б5 - 49 для прогрева в течение 3минут.

7. Замкнуть ключ К и изменяя силу тока в катушке К1 реостатом R добиться отклонения стрелки компаса от первоначального на угол a=45о. Записав по показаниям мультиметра А , что сила тока I = мА соответствует вышеуказанному отклонению стрелки, разомкнуть ключК.

8. Установите на второй штырь катушку К2 со столиком, сориентировав ее параллельно катушке К1. На этот столик установите постоянный магнит так, чтобы горизонтальные оси магнита и катушки К2 были направлены одинаково.

9. Повторить по п.4и 7. Измеренное значение силы тока I1= мА.

10. Поверните магнит на 90о.

11. Повторить по п.4 и 7. Измеренное значение силы тока I2= мА.

12. Выключить блок питания Б5-49.Разобрагь схему.

13. Используя данные п.7 и формулу (2) определить значение Вг горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли: Вгз=

14. Используя данные п.9 и формулу (2) определите значение индукции В1 магнитного поля на оси кольцевого магнита: В1=

15. Используя данные п.2 и формулу (2) определить индукцию магнитного поля В2 магнита в плоскости перпендикулярной его оси: В2=

16. После изучения основ теории, выполнения лабораторной работы и оформления лабораторного журнала отчитаться перед преподавателем о проделанной работе.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Дайте определение основным параметрам земного магнетизма.

2. Постоянные магниты, их природа и область применения.

3. Почему перед выполнением п.4 мы удаляли постоянный магнит? Какие еще условия следовало бы выполнить для повышения точности измерений?

4. Предложите, считая известным значение горизонтальной составляющей индукции Вгз магнитного поля Земли, методику измерения силы тока по схеме на рис.4, исключив из нее амперметр.

5. Правомерно ли пренебрегали магнитным полем Земли при определении В1 и В2 ?

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: учеб.пособ./Т.И.Трофимова.- М: Академия, 2004.- 560с.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики [Текст]: в 5-ти кн.: учеб.пособ. / И.В. Савельев.- М.: Астрель: АСМ, 2005. кн. 2 Электричество и магнетизм,

-336 с.

 

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных