Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип




Скачать 42.74 Kb.
НазваниеТемы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип
Дата публикации15.09.2013
Размер42.74 Kb.
ТипДокументы

Темы для изучения



Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца.

Принцип


Постоянное магнитное поле известной величины и направления налагается на магнитное поле Земли с неизвестными характеристиками. Определить магнитное поле Земли, зная величину и направление конечной плотности потока.


Оборудование


Пара катушек Гельмгольца 06960.00 1

Источник тока, универсальный 13500.93 1

Реостат, 100 Ом, 1,8 А 06114.02 1

Тесламетр цифровой 13610.01 1

Датчик Холла, осевой 13610.01 1

Цифровой мультиметр 07134.00 1

Магнитометр 06355.00 1

Цилиндрическая опора «PASS» 02006.55 1

Прямоугольный зажим «PASS» 02040.55 1

Штативный стержень «PASS»,

прямоуг., 250 мм 02025.55 1

Зажимная стойка 02060.00 1

Соединительная трубка, 1000 мм, красная 07363.01 1

Соединительная трубка, 1000 мм, синяя 07363.04 4

Цель


  1. Определить магнитный поток пары катушек Гельмгольца и построить график зависимости потока от тока в катушке. Рассчитать калибровочный коэффициент системы Гельмгольца из тангенса угла наклона кривой.

  2. Определить горизонтальную составляющую магнитного поля Земли наложением поля системы Гельмгольца.

  3. Определить угол наклона, необходимый для расчета вертикальной составляющей магнитного поля Земли.



^

Установка и ход работы



Экспериментальная установка представлена на рис. 1.
Катушки Гельмгольца с закрепленными держателями соедините последовательно и подключите к генератору постоянного тока через реостат. Мультиметр используется в данном случае в качестве амперметра. Датчик Холла зафиксируйте на штативном стержне, цилиндрическая основа должна быть направлена внутрь оси катушки в центре катушек Гельмгольца. В этом объеме определите зависимость плотности горизонтального потока пары катушек от тока катушки . Определите калибровочный коэффициент из соответствующего графического изображения (см. рис. 2).



Рис. 1: Экспериментальная установка для определения магнитного поля Земли






Рис. 2: График калибрования катушек Гельмгольца


Важно:

Перед началом измерения точно отрегулируйте нулевую точку тесламетра.
При помощи цилиндрической основы, зажимной стойки расположите магнитометр (с выровненным градуированным кругом) между катушками так, чтобы центр круга совпадал с центром пары катушек.
Обозначьте направление «север/юг» на градуированном круге для катушек без тока. Чтобы убедиться в верном положении магнитной иглы («север/юг»), несколько раз осторожно поверните иглу. Возникшую силу трения можно уменьшить, слегка постучав по прибору. Чтобы определить горизонтальную составляющую магнитного поля Земли, измерьте зависимость угла отклонения магнитной иглы от своего начального положения от малых токов катушки. Если изменить полярность тока катушки, следует повторить ряд измерений. При определении точного значения угла учитывайте показания обеих магнитных игл.
Угол φ (рис. 3а) между направлением «север/юг» и осью пары катушек находим из максимального отклонения иглы при коротком замыкании резистора, при неподключенном в цепь амперметре и токе катушки примерно в 4 А.
При катушках без тока поверните градуированный круг магнитометра в вертикальную плоскость так, чтобы магнитная игла показывала угол отклонения . Убедитесь, что ось фигуры совпадает с направлением «север/юг». Чтобы проверить , поверните магнитометр на 180º на вертикальной плоскости.


Рис. 3: Векторная диаграмма плотностей магнитного потока:

А) горизонтальная плоскость

Б) вертикальная плоскость



^

Теория и расчет



При катушках без тока магнитная игла магнитометра равняется на горизонтальную составляющую (направление «север/юг») магнитного поля Земли. Если дополнительное магнитное поле наложить на эту составляющую при помощи катушек Гельмгольца, угол отклонения иглы будет равен и игла укажет в направлении . На рис. 3А представлены составляющие поля для общего случая = 90º. Компоненты, нанесенные пунктиром, отображают конечные условия полярности катушки с обратным током.
Применив теорему синусов, получаем:
(1)
Для случая, где ось катушки проходит перпендикулярно направлению «север/юг» ( = 90º), верно следующее:

(2)
Откалибровав
(см. рис. 2), (3)

из выражения (1) получаем:
(4)

Если представить как зависимость от (рис. 4), горизонтальную составляющую магнитного поля Земли можно найти из тангенса угла наклона.

= 19,2 мкТл






Рис. 4: График линейной функции для определения горизонтальной составляющей плотности магнитного потока магнитного поля Земли.


Из рис. 3в находим вертикальную составляющую и угол наклона.

мкТл (5)

Общая плотность потока рассчитывается как

мкТл (6)

Эталонные значения для Геттингена:
= 19,06 мкТл

= 43,96 мкТл

= 66,57º

= 47,91 мкТл

Примечание


Приемлемые результаты можно получить только при исключении влияния возмущающих магнитных полей (например: кусочков железа вблизи области измерений).




Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Однородные магнитные поля, магнитная индукция (или...
Щую на рамку с током в однородном магнитном поле, измеряют при помощи датчика силы. Рамки различного размера расположены между двумя...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Уравнения Максвелла, вихревое электрическое поле,...
В катушке возникает магнитное поле с переменной частотой и напряженностью. Определяется зависимость напряжения, индуцированного поперек...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Дифракция, формула Кирхгофа для дифракции, точность...
Измеряется плотность распределения в дифракционной картине, полученной от щели. Для подтверждения принципа неопределенности Гейзенберга...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconУрок №2 Тема. Магнитное действие тока. Опыт Эрстеда. Магнитное поле...
Оборудование: магнитные стрелки, металлические опилки, источник тока, прямолинейный и круговой проводники, электромагнит разборной,...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Зоны Френеля, принцип Гюйгенса, дифракция Фраунгофера,...
Микроволна попадает на щель и край экрана. Определяется картина дифракции на основе дифракции на этих препятствиях

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Продольные волны, принцип Гюйгенса, интерференция,...
Плоская ультразвуковая волна преломляется на различных многощелевых системах. Сила сопряженных волн при дифракции и интереференции...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconУрок физики в 9 классе Тема урока. Постоянные магниты. Магнитное поле Земли
Цель: познакомить учащихся с понятием магнита, с историей его исследований, с магнитными явлениями и свойствами магнитного поля,...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Принцип Гюйгенса, интерференция, дифракция Фраунгофера...
Единичная щель и система двойных щелей освещаются лучом света, исходящим из лазера. При помощи перемещаемого фотодиода измеряется...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconЭлектронный монетоприемник g-13. 6000
Принцип измерений параметров монет основан на эффекте ослабления изменяющегося магнитного потока, пронизывающего монету, за счет...

Темы для изучения Магнитное наклонение и отклонение, инклинометр, плотность магнитного потока, катушки Гельмгольца. Принцип iconТемы для изучения Принцип Гюйгенса-Френеля, дифракция Френеля и Фраунгофера,...
Зонная пластинка освещается параллельным лазерным пучком света. Определяются фокусные расстояния зонной пластинки

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<