II. ТАНГЕНС — ГАЛЬВАНОМЕТР.

Рассмотрим круговой проводник из n витков, прилегающих достаточно плотно друг к другу, расположенных вертикально в плоскости магнитного меридиана. В центре проводника поместим магнитную стрелку, вращающуюся вокруг вер­тикальной оси. Если по катушке пропустить ток I, то возникает магнитное поле с напряжённостью H, направленное перпендикулярно к плоскости катушки. Т.о., на стрелку будут действовать два взаимно перпендикулярных поля: маг­нитное поле Земли и магнитное поле тока. Напряжённости обеих полей вза­имно перпендикулярны. На рис. 4. изображено сечение катушки горизонталь­ной плоскостью. Здесь  – вектор напряжённости поля, созданного круговым током,  – горизонтальная составляющая магнитного поля Земли. Стрелка установится по направлению равнодействующей , т.е. по диагонали па­раллелограмма, сторонами которого будут вектор напряжённости магнитного поля кругового тока  и .Рассматривая рис.4 получим:

 ;

 с другой стороны. Напряжённость магнитного поля в центре катушки тангенс–гальванометра равна:

;

где r – радиус витка. Тогда:

откуда:

; где .

Для данного места Земли и для данного прибора величина

                                                        ( I )

явля­ется постоянной тангенс – гальванометра, тогда:_

                             ( 2 ).

Формулу ( 1 ) можно переписать в виде

                                             ( 3 ).

Таким образом, круговой проводник с магнитной стрелкой может быть использован для изме­рения силы тока, текущего по цепи. Прибор, основанный на вышеописанном принципе, носит название тангенс–гальванометра.

Тангенс–гальванометр, используемый в данной работе, состоит из катушки, в центре которой на вертикальной оси располагается магнитная стрелка. Стрелка может свободно вращаться внутри круглой коробки с прозрачной крышкой (компас). По контору дна коробки намечена круговая шкала, проградуирован­ная в угловых градусах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

I. Собрать электрическую цепь лабораторной установки по схеме. Источ­ником напряжения служит выпрямитель ВС–24 М.С. С помощью пере­ключателя К изменяют направление тока, текущего через тангенс–гальванометр tg.

II. Установить tg так, чтобы плоскость витков катушки совпадала с плос­костью магнитного меридиана, т.е. чтобы магнитная стрелка расположи­лась в плоскости витков катушки, указывая при этом на С и Ю.

III. Регулятор напряжения R на панели выпрямителя вывести в крайнее ле­вое положение. Включить выпрямитель и поставить переключатель К в левое или правое положение. Регулятором напряжения R установить ток в цепи I=0,5 A. зафиксировать угол отклонения магнитной стрелки. Пе­рекинуть ключ К в противоположное положение и также зафиксировать угол отклонения стрелки. Это необходимо для плоскости нахождения среднеариф­метического значения угла отклонения магнитной стрелки, т.к. всегда имеется неточность в установлении витков tg в плоскости магнитного меридиана.

IV. Выполнить пункт 3 при значениях тока I=1 A и 1,5 A.

V. Результаты измерений занести в таблицу:

                                                                                                                       Таблица 1.

При каждом значении тока определить горизонтальную составляющую маг­нитного поля Земли по формуле:

                                    ( 4 );

т.к. в системе СИ коэффициент пропорциональности К  в формуле ( 2 ) равен .

VI. Найти среднеарифметическое значение .

VII. Вычислить погрешность вычисления  при каждом значении тока:

                              ( 5 ),

и затем среднее значение .

VIII. записать окончательно результат работы в виде:

                                 ( 6 ).

Контрольные вопросы.

1. Основные характеристики магнитного поля.

2. Закон Био-Савара-Лапласа.

3. Магнитное поле кругового тока.

4. Магнитное поле Земли: причини существования, магнитное наклонение, горизонтальная составляющая поля, вертикальная составляющая поля.

Литература.

Ø Калашников С.Г.      "Электричество".

Ø Савельев И.В.            "Курс общей физики", т.2.

Ø Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа,1989. Гл.22.

Ø Евграфова Н.Н., Каган В.Л. Руководство к лабораторным работам по физике. М.: Высшая школа, 1970. с.177.

Ø Кортнев А.В., Рублёв Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965. с.331.