Рис.5.1.3. Маг-
нитное склонение
Рис.5.1.2.
Магнитное
наклонение
Рис.5.1.1. Магнитное поле Земли
Б.Н. Сипливый, В.К. Михайлов,
В.В. Подгорный, П.И. Поленичкин.
Практикум по электричеству
Лабораторная работа №9
Определение горизонтальной
составляющей магнитного поля Земли
Целью работы является измерение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли тангенс-буссолью.
5.1.1. Введение
Земной шар представляет собой естественный магнит. Результаты многочисленных измерений дают основание изображать магнитное поле Земли в первом приближении как поле прямого магнита. Ось этого условного магнита наклонена к оси суточного вращения Земли, т.е. магнитные полюса не совпадают с географическими, причем вблизи северного географического полюса (С) расположен южный магнитный (S) и наобо-
рот (рис.5.1.1).
В области магнитных полюсов силовые линии перпендикулярны к поверхности Земли; а в области магнитного экватора — параллельны. В средних магнитных широтах силовые линии направлены под углом к поверхности Земли. Вектор B0
магнитного поля Земли при этом можно разложить на две составляющие — вертикальную B и горизонтальную B (рис.5.2.2). Направ-
ление горизонтальной составляющей B принимается за направление магнитного меридиана. Угол между направлением магнитного поля Земли B0 и горизонтальной плоскостью называется магнитным наклонением. Угол между географическим и магнитным меридианами (рис.5.1.3) на-
зывается углом склонения (магнитным склонением). Углы и в данной точке Земли зависят как от широты, так и от долготы этой точки. Магнитная стрелка компаса, вращающаяся вокруг вертикальной оси, отклоняется только под действием горизонтальной составлявшей B вектора B0.
5.1.2. Установка и метод
Для измерения величины B используется прибор, называемый тангенс-буссолью, который состоит из нескольких витков провода, намотанного на плоскую кольцеобразную катушку большого радиуса. Плоскость катушки расположена вертикально и вращением вокруг вертикальной оси ей можно придавать любое положение. В центре катушки укреплена буссоль, представляющая собой компас с укрепленными на его корпусе глазным и предметным диоптрами, позволяющими при визировании объекта одновременно производить отсчет азимута по круговому подвижному лимбу (шкале) с точностью до 1°. Лимб жестко связан с магнитной стрелкой. Катушка подключается к источнику питания через ключ. Электрическая схема показана на рис.5.1.4. Амперметр измеряет ток через катушку, а источником тока является блок питания (БП), работающий в режиме стабилизации тока. Коммутатор K меняет направление тока через катушку.
Рис.5.1.4. Экспериментальная установка
2
При отсутствии тока в катушке на стрелку буссоли действует только магнитное поле Земли, и она устанавливается вдоль магнитного меридиана. Поворотом всей тангенс-буссоли плоскость витков совмещается с плоскостью магнитного меридиана, т.е. витки устанавливаются параллельно стрелке. Если после этого по катушке пропустить ток, то стрелка повернется на некоторый угол и установится вдоль векторной суммы поля катушки Вк к горизонтальной составляющей В поля Земли (рис.5.1.5).
Из закона Био-Савара следует, что ток, протекающий по виткам плоской кольцеобразной катушки, создает в ее центре
магнитное поле:
Рис.5.1.5. Сложение магнитных полей катушки и Земли
|
B |
k |
IN |
, |
(1) |
||
|
0 2r |
где I — ток в катушке, N — число витков, r — радиус катушки, 0 — магнитная постоянная. Таким образом, при совмещении плоскостей катушки и магнитного меридиана:
Из формул (1) и (2) получаем для горизонтальной составляющей магнит-
ного поля Земли:
|
B |
IN |
. |
(3) |
|
|
0 2r tg |
5.1.3.Программа работы и обработка результатов
1.Собрать схему (рис.5.1.4), располагая тангенс-буссоль по возможности дальше от всех приборов с целью уменьшения влияния посторонних магнитных полей.
2.Арретиром, расположенным у основания предметного диоптра буссоли опустить магнитную стрелку на иглу и, поворачивая тангенс-буссоль, совместить плоскость витков с направлением магнитной стрелки.
3.Поставить коммутатор K в одно из рабочих положений. Включить блок питания. Снять зависимость угла отклонения стрелки от тока через катушку, увеличивая его от 0 до 1
Ас шагом 0,1 А. Для повышения точности для каждого значения тока проводить два измерения отклонения стрелки, полученных сменой направления тока в цепи коммутатором. Ток в цепи изменять регуляторами “грубо” и “плавно” на блоке питания.
4.Для каждой точки (Ik, k) вычислить величину B= и подсчитать среднее значение по результатам двух измерений для разных направлений тока в катушке. По результатам всех измерений определить среднее значение В=. Результаты измерений и расчетов оформить в виде таблицы.
5.1.4.Контрольные вопросы и задания
1.Сформулировать закон Био-Савара и вывести из него формулу (1).
2.Изобразить картину магнитного поля Земли. Что такое магнитное склонение и магнитное наклонение?
3.При каком равновесном положении стрелки буссоли относительная ошибка определения B= минимальна?
4.Оценить, реально ли измерить магнитное поле Земли, вращая в нем используемую в работе кольцевую катушку и измеряя индуцируемую в ней ЭДС?
5.1.5. Литература
С.Г. Калашников. Электричество. М.: Наука,1985. §§ 75, 78-80.
Помогаю со студенческими работами здесь
Определение индукции и напряженности магнитного поля в точке
Ребята,помогите пожалуйста решить задачу:
По двум длинным параллельным проводам, расстояние между…
Построение изолиний магнитного поля земли
В общем у меня есть данные об изменениях магнитного поля в разных точках земли. Есть 10 координат,…
Энергия магнитного поля так и лежит запасом в обмотках в форме магнитого поля?
"одна из проблем двигателей постоянного тока — наличие противо эдс которая решается диодами"
то…
Картина возникновения электрического поля при возрастании и убывании магнитного поля. Первичный ток.
100. 101. 102. Помогите, не могу понять
найти отношение энергии магнитного поля катушки к энергии электрического поля конденсатора в момент максимума
В колебательном контуре с емкостью С = 4 мкФ , катушкой индуктивностью L = 2 мГн и сопротивлением R…
Напряженность магнитного поля
Извините, что создаю много тем, просто мне надо сделать курсач по физике. С физикой у меня не ахти,…
Искать еще темы с ответами
Или воспользуйтесь поиском по форуму:
ЗАНЯТИЕ 2: «ПОПРАВКА БУССОЛИ»
Вопрос I: «Поправка буссоли и ее определение по данным карты и на местности. Пределы использования поправки буссоли».
По магнитной стрелке буссоли (компаса) определяют азимут магнитный ориентирного направления на местности. Так как севернее направление магнитного меридиана и севернее направления вертикальной линии координатной сетки карты проходящие через одну точку между собой не совпадают, то для перехода от магнитного азимута к дирекци-онному углу необходимо знать угол между ними, называемый поправкой буссоли.
Поправкой буссоли (DАm) называется наименьший угол отсчитываемый от северного направления магнитного меридиана до северного направления вертикальной линии координатной сетям карты проходящих через одну точку.
Поправка буссоли может быть восточная (знак +) и западная (знак -)
Переход от Am к a по формуле:
a=Am-(±DAm) (1)
Поправкe буссоли можно определить по формуле
DAm=g-d (2)
g- сближение меридианов
d- магнитное склонение
по формуле (2) поправку буссоли можно определить по данным карты.
Напомнить порядок определения g и d
1).g=gк+Dg или по графику (формуле)
2). d90=dк+nхDdг
Пример I. Определить Аm для отметки 218, 7 (6921) карта 1: 50000
1) Определение величины сближения меридианов по графику:
Х = 6069 км
У = 321 км
g=-0-38
2) Определение магнитного склонения на год 2001
d86=+I-04
Ddг=+2’
n=12 лет
d98=+1-04+=+1-04+0-07=+1-11
3) Определение Am точки отметки, 218, 7 (6921)
DAm=-0-38-(+1-11)=-1-49
Однако при определении поправки буссоли по данным карты не учитывается инструментальная ошибка данного прибора. Поэтому в артиллерии поправку буссоли определяют индивидуально, для какого прибора на точках, с которых известны эталонные дирекционные углы ориентирных исправлений.
Для этого с этой точки по ориентиру, на который известен дирекционный угол, определяют, три магнитных азимута. При этом разность между максимальным и минимальным значением Am не должно превышать 0-04.
Поправку буссоли определяют по формуле DAm=Amср-a
где Aтср — азимут магнитный средний на ориентир с точки стояния прибора.
a- эталонный дирекционный угол на этот же ориентир с точки стояния прибора.
По данным определения DAm заполняют бирку, которую вкладывают в футляр буссоли.
Вычертить образец бирки ТГП РВ и А стр.210
Пример 2. Определить поправку буссоли № 143206 район выверки отм. 218, 7 (6921), если с точки стояния буссоли по ориентиру
Известен aэт=38-66
Am1=37-13
Am2=37-16
Am3=37-13
Решение: Aтср =37-14
DAm=37-14 — З8-66 = — 1-52
Определенная поправка буссоли применяется неизменной в радиусе 10 км от точки на которой она определялась.
При перемещении на расстоянии более 10 км поправку буссоли необходимо определять заново.
Если в новом районе нельзя определить поправку буссоли, то разрешается, как исключение в радиусе по 30 км пользоваться прежней поправкой буссоли вводя в нее поправку за изменения сближения меридианов Dg,
DAmк=DAmс+Dg
где Dg определяется по таблице (ТТЛ РВ и А стр.155 или 211, РБР ТГП РВ и АСВ стр.135).
Если новый район расположен восточнее места выверки, то поправка Dg имеет знак «+», если западнее знак «-«.
Пример 3. Определить поправку буссоли в новом районе
Х =6086320 =6086км У=4318420=318 км,
если поправка буссоли была определена в районе
Х=6094500=6094 км У=4337100=327 км
и равнялась DAm =-1 — 46
Решение: Хнов=6086 км
Д=Ун-Ус=318-337а-19 км (к западу)
из таб. 6-1 стр.155
Dg=-0-04
DАm=-1-46=(-0-04)=-1-50
Пример 4. В условиях примера 3 определить дирекционный угол на ориентир, если измерен Am=23-19
a=23-19-(-1-50)=24-69
Вопрос 2.»Определение поправки буссоли при перемещении из зоны зону».
При определении дирекционного угла ориентирного направления с помощью магнитной стрелки буссоли a=Am-(+DАm )в смежной зоне не поправка буссоли должна быть определена в этой зоне для конкретного прибора на местности по эталонному дирекционному углу.
В случаях, когда нет возможности определить поправку буссоли она может быть получена по формуле, используя старую поправку буссоли определенную в прежней зоне перемещении до 30 км
где DАmc поправка буссоли определяется в старой зоне
Dg- поправка за изменение сближения меридианов при перемещении (таблицы РБР3 ТГП РВ и А ЕВ стр.135)
Da — поправка к дирекционному углу за переход из зоны в зону
(таблица РБР ТГП РВ и А СВ стр.156). Входные данные: Хт км
Знак поправки/
Пример I. Определить поправку буссоли при перемещении в cмежную зону (из 3 в 4), если
Х=5500км DД =25км DАm3=-1-63
Решение: из таблицы:Dg=+0+05 Da=+0-76
DАm4=-1-63+(+0-05)-(+0-76)=-2-34
Пример 2. В условиях примера I определить дирекционный угол по ориентиру, если измерен Аm=42-16.
СКАЧАТЬ