Ministerul Învățământului Superior și Secundar al Republicii Uzbekistan Institutul de Chimie și Tehnologie din Tașkent Catedra "Fizică și Inginerie Electrică"
Ministerul Învățământului Superior și Secundar Special al Republicii Uzbekistan
Institutul de Chimie și Tehnologie din Tashkent
Departamentul de "Fizică și Inginerie Electrică"
V. Kh. Burkhanov, I.T. Bozorov
Determinarea componenta orizontală a intensității câmpului magnetic al Pământului și continuu TANGENT-galvanometru
Dispozitiv și accesorii. tangent-galvanometru, sursă de curent constant, reostat, ampermetru, comutator (tastă dublă).
În
spațiu, înconjurând Pământul, există un câmp magnetic, deoarece Pământul este un magnet uriaș, a cărui poli stă lângă polii geografici: polul magnetic nord este aproape de polul geografic sudic și invers. Existența unui câmp magnetic poate fi stabilită cu ajutorul unui ac magnetic. Direcția câmpului magnetic al Pământului este în general înclinată spre planul orizontal (numai la ecuator-orizontal și la stâlpii magnetici - vertical) (figura 1).
Dacă atarnați acul magnetic pe filament astfel încât punctul de suspendare să coincidă cu centrul de greutate al săgeții, atunci săgeata este poziționată în direcția liniei de forță a câmpului magnetic al Pământului. În emisfera nordică, o săgeată cu un plan orizontal va forma un unghi ascuțit, numit unghiul de înclinare. Planul vertical, în care se află săgeata, se numește planul meridianului magnetic. Deoarece polii magnetici nu coincid cu polii geografici, săgeata va fi deviată din meridianul geografic cu un unghi . Unghiul dintre meridianele magnetice și geografice se numește unghiul de decădere. Proiecția intensității câmpului magnetic H pe un plan orizontal se numește componenta orizontală a câmpului magnetic al Pământului. Direcția acestei componente este luată ca direcția meridianului magnetic, iar planul vertical care trece prin ea, după cum sa menționat deja, este planul meridianului magnetic.
Dacă acul magnetic se poate roti numai în plan orizontal în jurul axei verticale, atunci el va fi instalat sub acțiunea componentei orizontale a câmpului magnetic al planetei în planul meridianului magnetic. Pe glob există locuri în care câmpul magnetic este foarte diferit de valorile corespunzătoare în zonele învecinate - acestea sunt zone de anomalie magnetică.
Motivul pentru anomalia magnetică în majoritatea cazurilor este prezența unor mase mari de minereu de fier magnetic sub suprafața Pământului. Elementele magnetismului terestru se modifică lent în timp. Totuși, există momente când câmpul magnetic al Pământului se schimbă brusc timp de câteva ore. Acest fenomen se numește o furtună magnetică. Măsurarea intensității câmpului magnetic al pământului este importantă în navigația, explorarea minereurilor magnetice etc.
În această lucrare este dată una dintre metodele de determinare a componentei orizontale a intensității câmpului magnetic al Pământului.
Dacă meridianul magnetic al conductorului circular planul Pământului poziționat în centrul său de a plasa un ac magnetic, atunci când un curent electric este trecut printr-un conductor un ac magnetic se va abate de la meridianul magnetic, la un unghi (figura 2), care este practic pus în aplicare, așa-numitul tangenta -galvanometre.
Tangent-galvanometru este un dispozitiv simplu cu o săgeată magnetică plasată în centrul conductorului circular. Când un curent într-un conductor pe un ac magnetic pentru a acționa componenta orizontală a intensității câmpului magnetic al Pământului și câmpul magnetic al unui curent circular direcționat perpendicular pe planul spirele conductorului: aducerea săgeată și este setat la un unghi față de linia de meridianul magnetic. Amplitudinea acestui unghi depinde de curentul care trece prin conducta circulară.
Pe baza legii Biot-Savart-Laplace, intensitatea câmpului magnetic la un moment dat creat de elementul conductor cu curent este proporțională cu puterea acestui curent I. Lungimea elementului dl. sinusul unghiului dintre direcția curentului și vectorul de rază (trasată de la originea elementului până la punctul luat în considerare) și invers proporțională cu pătratul distanței:
Vectorul va fi perpendicular pe planul în care se află vectorii și (fig.3), iar direcția este determinată de regula bobinei. Dacă mânerul burghiului se rotește de la vectorul dl la vectorul r cu distanța cea mai mică, atunci mișcarea punctului indică direcția vectorului.
În conformitate cu principiul superpoziției câmpului magnetic generat de durata finită a conductorului (un curent) va fi determinată de suma vectorială a punctelor tari ale câmpurilor magnetice produse de porțiuni individuale ale li conductor:
Aplicând legea Biot-Savart-Laplace, determinăm intensitatea câmpului magnetic aflat în centrul curentului circular. Fiecare element curent creează o stres în centrul cercului de-a lungul pozitivului normal spre contur. Deoarece toate vectorii Hi coincid în direcție, suma geometrică poate fi înlocuită cu o sumă algebrică:
unde n - corespunde numărului de elemente actuale. În cazul în cauză, vectorul de rază este perpendicular pe elementul curent dl. deci sin = 1, atunci pentru elementul curent și câmpul rezultat va fi:, dar suma elementelor va da circumferința, prin urmare:.
Direcția câmpului magnetic aflat în centrul curentului circular poate fi determinată de regula vârfului: dacă rotirea mânerului coincide cu direcția curentului, mișcarea de translație a punctului va da direcția câmpului magnetic.
Deoarece galvanometrul tangent conține n rotiri, intensitatea câmpului magnetic la centru va fi:
unde eu sunt curentul care curge prin viraje;
r este raza conductorului circular;
n este numărul de viraje.
Datorită faptului că componenta orizontală a intensității câmpului magnetic la un anumit loc al Pământului este constantă, iar intensitatea câmpului magnetic al curentului circular este proporțională cu magnitudinea curentului, unghiul de deviere va fi, de asemenea, proporțional cu curentul. Sub acțiunea a două câmpuri magnetice, săgeata este plasată de-a lungul câmpului rezultat. Figura 2 arată că și pe baza formulei (1) avem:
sau pentru curentul pe care îl primim
care este o valoare constantă pentru un anumit loc de pe glob și instrumentul utilizat, această cantitate se numește un factor de conversie sau un galvanometru tangent-constant. Comparând formulele (4) și (5), pentru curentul pe care îl avem
Proporția dintre puterea curentă I și tg este păstrată dacă câmpul magnetic al pământului în limitele locului săgeții este considerat omogen.
Cunoscând curentul I și valoarea tangentei unghiului, conform formulei (b), putem determina constanta tangent-galvanometrică
Descrierea dispozitivului și a circuitului
Tangent-galvanometru constă dintr-un cadru din lemn cu diametru mare, pe care sunt înfășurate mai multe rotiri ale conductorului. În centrul cadrului este plasat un ac magnetic într-o carcasă (busola) și se poate roti liber într-un plan orizontal.
Pentru a face acest lucru, săgeata este eliberată din încuietoare prin rotirea capacului de sticlă sau a pârghiei speciale. Schema de comutare a dispozitivelor este prezentată în figura 4, unde este galvanometrul tangent; - comutator; -reostat; - un ampermetru; Sursă E-DC; -key.
În figura 2, acordați atenție poziției liniilor magnetice de forță afișate în jurul conductorului cu curent; în secțiunea "A" a conductorului, curentul trece la noi (indicat printr-un punct), iar în secțiunea "B" curentul curge de la noi, dincolo de planul desenului (arătat printr-o cruce).
Comutatorul servește la comutarea curentului, adică schimbați direcția curentului în galvanometru tangent, ceea ce vă permite să reduceți eroarea de măsurare.
Ordinea de executare a muncii
Eliberați săgeata din dispozitivul de blocare și este instalată în planul meridianului magnetic. Planul curentului circular este combinat cu planul vertical care trece prin acul magnetic, adică cu planul meridianului magnetic. În practică, un capăt al săgeții arată 0 °, iar celălalt -180 °.
Reostatul este setat la poziția joasă, care corespunde celei mai scăzute valori a curentului.
Porniți tensiunea; setați comutatorul, de exemplu, în poziția extremă dreaptă (pinii 1-2 pa).
Deplasând motorul reostat, setați curentul I = 0.2A și măsurați unghiurile de deformare 1. și 2 ambele capete ale săgeții din poziția inițială.
Prin poziționarea comutatorului în poziția cea mai din stânga 3-4af, aceasta schimbă direcția curentă în galvanometrul tangent și se înregistrează unghiurile 3. și 4. Numărătoarea celor patru unghiuri este luată pentru a elimina inexactitatea instalării conturului circular în planul meridianului magnetic.
Măsurători similare se efectuează la curenți I = 0,3; 0,4 și 0,5 amperi.
Formula se calculează componenta orizontală a câmpului magnetic al Pământului pentru fiecare măsurătoare. Numărul de rotații este indicat pe dispozitiv. Găsiți valoarea medie și determinați erorile absolute și relative.
Conform formulei, se calculează constanta tangent-galvanometrică.
Rezultatele măsurătorilor și calculelor sunt înregistrate în tabel: Întrebări de test
Cum se utilizează galvanometrul tangent și de ce este folosit?
Ce se numește componenta orizontală și verticală a intensității câmpului magnetic al Pământului?
De ce este necesar să instalați galvanometrul tangent în direcția meridianului magnetic?
Explicați motivul răsucirii săgeții după aplicarea tensiunii la bobina tangent-galvanometrică.
Tempus Tempus pentru instituțiile de învățământ superior din Ferghana Valley
Ministerul Învățământului Superior și Secundar Special al Republicii Uzbekistan, oficiul național Tempus al Uzbekistanului, Fergana.
Comunicat de presă al 6-lea forum de discuții republicane "Dilema"
Ministerul Învățământului Superior și Secundar Special din Ruzes și Reprezentanța Consiliului Britanic din Uzbekistan reprezintă.
Reguli sanitare și norme sanitare, standarde igienice ale Republicii Uzbekistan
Cerințele igienice pentru publicațiile educaționale pentru învățământul secundar general și secundar general, profesional
Trimiteți-le prietenilor: