Описание экспериментальной установки. Определение горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли в данной работе производится с помощью прибора

Определение горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли в данной работе производится с помощью прибора, называемого тангенс-буссолью. Буссоль состоит из нескольких вертикально расположенных круговых витков, по которым пропускается электрический ток. В их центре установлена магнитная стрелка, способная вращаться вокруг вертикальной оси, с угломерной шкалой. Стрелка должна иметь малые размеры по сравнению с диаметром витков с тем, чтобы магнитное поле, создаваемое круговыми токами в пределах стрелки, можно было считать однородным.

Известно (см., например, [1-7]), что при прохождении электрического тока I по виткам короткой катушки модуль вектора напряженности магнитного поля в центре витков дается формулой

 

(1)

 

Здесь N - число витков в катушке, R – радиус, D – диаметр витков.

Если витки катушки установить в плоскости магнитного меридиана, то на магнитную стрелку будут действовать два взаимно перпендикулярных поля: магнитное поле круговых токов и магнитное поле Земли, напряженностью H. Стрелка установится в направлении вектора напряженности результирующего поля (под небольшим углом – углом наклонения - к горизонтали!). При этом относительно плоскости магнитного меридиана магнитная стрелка будет повернута на угол φ, тангенс которого определяется отношением горизонтальной составляющей напряженности земного магнитного поля H _г и напряженности H ₀ магнитного поля круговых токов:

 

(2)

 

Измерив угол φ и силу тока в витках катушки, можно определить H _г:

 

(3)

 

Электрическая схема экспериментальной установки показана на рис. 1.

 

Рис. 1

 

Источником постоянного тока в ней является выпрямитель УНИП-7А. Сила тока, текущего через витки катушки, регулируется реостатом и измеряется с помощью миллиамперметра. Переключатель П служит для изменения направления тока в витках катушки.