Теория метода и описание установки

Магнитная стрелка, которая может вращаться лишь вокруг вертикальной оси, при отсутствии других магнитных полей будет отклоняться в горизонтальной плоскости только под действием горизонтальной составляющей магнитного поля.

Это свойство магнитной стрелки используется в тангенсгальванометре для определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли (Н_Г). Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую вертикальную катушку радиуса R с некоторым числом витков N. Радиус катушки и число витков указаны на тангенсгальванометре.

В центре катушки в горизонтальной плоскости расположен компас. Магнитная стрелка компаса при отсутствии тока в катушке расположена по магнитному меридиану Земли N_МS_М (см. рисунок 1).

Поворотом катушки вокруг вертикальной оси можно совместить плоскость катушки с плоскостью магнитного меридиана. Если по катушке пропустить ток, то магнитная стрелка повернется на некоторый угол j. Объясняется это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два поля: магнитное поле Земли, горизонтальная составляющая напряженности которого , и магнитное поле тока (рисунок 5). Стрелка расположится вдоль вектора напряжённости суммарного поля, который по принципу суперпозиции равен . На рисунке 5 S_МN_М – направление магнитного меридиана Земли; А и В – сечения витков катушки горизонтальной плоскостью; NS – магнитная стрелка компаса, помещенная в центре катушки, – вектор горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли, – вектор напряженности магнитного поля, созданного током в катушке, направленный перпендикулярно к плоскости катушки.

Из рисунка 5 видно, что .

Величина напряженности магнитного поля в центре кругового тока определяется по формуле (4):

, (5)

где I – ток, текущий в витке;

2R = D – диаметр витка катушки в метрах.

Рисунок 5 – Ориентация магнитной

стрелки под действием двух полей
(вид сверху)

Если катушка содержит N витков, то напряженность поля будет:

. (6)

Подставив значение H_I в формулу (5), для Н_Г получим:

. (7)

Формулу (7) используют для опытного определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли Н_Г. В системе СИ напряженность измеряется в А/м.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: