Описание установки и выведение расчетной формулы

Упрощенная принципиальная схема установки, с помощью которой определяется горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли, изображенная на рис. 7.4.

Рис.7.4

Стабилизатор и выпрямитель тока (СВС) исполняют вспомогательную роль и предназначенные для стабилизации электрического напряжения и выпрямления переменного тока. На лицевой стороне СВС находится потенциометр (П) с шкалой. В зависимости от положения движка П на тангенс-гальванометр (ТГ) подается сила тока разной величины в границах от 100 до 300 мА. Переключатель К позволяет изменять направление тока в цепи ТГ.

Тангенс-гальванометр - основная часть установки. Состоит из магнитного компаса 1 и катушки 2, витки которой расположены в вертикальной плоскости. Размеры катушки обеспечивают свободное размещение компаса в ее центре. В процессе работы плоскость катушки устанавливается в плоскости магнитного меридиана.

При отсутствии тока стрелка компаса располагается в направлении горизонтальной составной напряженности магнитного поля Земли, то есть магнитная стрелка лежит в плоскости витков.

При включении тока магнитное поле в центре катушки будет направлено перпендикулярно плоскости витков, а магнитная стрелка займет положение в направлении равнодействующей сил, что действуют на нее со стороны магнитного поля тока и горизонтальной составной напряженности магнитного поля Земли. Стрелка образует угол γ с плоскостью витков (рис.7.5).

Тогда:

tgг =H_т/H_г,

где H_т - напряженность поля ТГ.

Следовательно

H_г =H_т/ tgγ. (7.9)

Напряженность поля, что создается током в центре катушки ТГ определяется формулой (7.7):

H_т=IN/(2R), (7.10)

где R- радиус витков;

N - число витков обмотки;

И - величина тока.

Подставив (7.10) в (7.9), получим:

H_г = IN/(2Rtgγ). (7.11)

Для уменьшения ошибки, которая возникает при определении угла γ, за счет возможной неточной ориентации плоскости витков катушки по отношению к плоскости магнитного меридиана в (7.11) вместо угла γ нужно подставлять его среднее значение: <γ>=(γ₁+γ₂)/2, где γ₁, γ₂ ‑ показание ТГ в двух разных положениях переключателя К при том же положении движка П.

Тогда окончательно расчетная формула по определении горизонтальной составной напряженности магнитного поля Земли примет вид:

Hг =IN/(2Rtg<γ>). (7.12)

Если значения двух составляющих H_г и H_в известны, то из прямоугольного треугольника (рис. 7.3) мы легко можем определить наклон θ и численное значение полной напряженности H магнитного поля Земли в данной точке.

tgθ =H_в/H_г, . (7.13)

Дата добавления: 2015-11-04