ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

Земной шар представляет собой своеобразный магнит, линии магнитной индукции которого в каждой точке Земли направлены под некоторым углом к горизонту. Этот угол называется углом склонения. На экваторе угол склонения равен нулю. Это означает, что вектор магнитной индукции на экваторе параллелен поверхности Земли. Во всех остальных точках вектор магнитной индукции можно разложить на две составляющие – параллельную горизонту, или горизонтальную составляющую и перпендикулярную ей вертикальную составляющую :

(1)

Горизонтально расположенная магнитная стрелка ориентируется вдоль горизонтальной составляющей земного магнитного поля, т.е. вдоль магнитного меридиана.

Целью работы является определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ

Схема экспериментальной установки для определения представлена на рис.1.

Она включает источник питания постоянного тока ИП, амперметр А, магазин сопротивлений R, с помощью которого можно менять ток в цепи, переключатель К, с помощью которого можно менять направление тока в цепи, и тангенс-гальванометр Г. Тангенс - гальванометр представляет собой

вертикально расположенную проводящую катушку радиуса r, имеющую N витков. В центре катушки помещается компас. Магнитная стрелка компаса может вращаться только в горизонтальной плоскости. Поэтому она реагирует на горизонтальную составляющую магнитного поля в центре катушки.

При выключенном источнике тока ИП, т.е. в отсутствие внешнего магнитного поля, стрелка компаса располагается вдоль магнитного меридиана. Установим плоскость катушки тангенс-гальванометра также вдоль магнитного меридиана, т.е. параллельно магнитной стрелке.

Если теперь через катушку пропустить электрический ток, то в центре катушки векторы магнитных полей катушки Вк и Земли Вг будут перпендикулярны друг другу (рис.2). Магнитная стрелка отклонится от своего первоначального положения и установится в направлении результирующего вектора . Из рис.2 видно, что индукции Вк и Вг связаны между собой соотношением:

(2)

Значение индукции поля катушки в её центре, т.е. в месте расположения магнитной стрелки, находится по формуле для магнитного поля кругового тока:

(3)

Из формул (2) и (3) следует:

(4)

Определив угол a, на который отклонится стрелка от направления меридиана при токе I через катушку, и зная параметры катушки тангенс-гальванометра, по формуле (4) можно вычислить величину горизонтальной составляющей В_г магнитного поля Земли.

Если изменить с помощью переключателя К направление тока в катушке тангенс-гальванометра, не меняя его величины I, стрелка компаса отклонится на такой же угол a в противоположную сторону по отношению к меридиану (рис.2).