Реферати українською » Физика » Визначення горизонтальній складової магнітного поля Землі


Реферат Визначення горизонтальній складової магнітного поля Землі

Страница 1 из 2 | Следующая страница

ЛИПЕЦКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

 

 

 

 

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКАЙ І ЗАГАЛЬНОЇ ФІЗИКИ

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота з фізиці.

 

 

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ.

 

 

 

 

Выполнил студент групи фпо–3

Казанцев М.М.

Керівник доцент кафедри ТОФ

Грызов Ю.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИПЕЦК

2000.

 

 

1.   МАГНИТНОЕ ПОЛІ.

 

 

1.1.Магнітне полі

 

Експериментально встановлено що провідники, якими течуть струми в однаковому напрямі притягуються, а протилежних – відштовхуються. Для описи взаємодії дротів, якими течуть струми, було використане магнітне полі – особливої форми матерія, породжувана електричними струмами чи змінним електричним струмом і що виявляється дією на електричні струми перебувають у на цьому полі. Відкрив магнітне полі 1820 р. датський фізик Х.К. Эрстед. Магнітне полі описує магнітні взаємодії, виникаючі: а) між двома струмами; б) між струмом і рухливими зарядами; в) між двома рухливими зарядами.

Магнітне полі має спрямований характері і має характеризуватися векторної величиною.. Основну силову характеристику магнітного поля назвали магнітної індукцією Цю величину прийнято позначати буквою У.

Пронаблюдаем магнітне дію струму вкотре. У штативі закріпимо провід, кінці якого підключати до джерела струму. Поруч із дротом розмістимо магнітну стрілку від компаса, надягнуту на голку. Поки струм не включений, розмістимо прилади те щоб стрілка вказувала на провід. При підключенні кінців дроти до джерела постійного струму стрілка "відвернеться" від дроти. Візьмемо кілька магнітних стрілок і розставимо їх навколо дроти. Ми виявимо, що з включенні струму стрілки розгорнуться належним чином.

Якщо магнітні стрілки відхиляються від початкового напрями, отже, у тих точках простору діють якісь сили. Інакше кажучи, у просторі навколо дроти із течією існує силове полі. Оскільки ми розглядали саме магнітне дію струму, то скажімо, що у просторі навколо провідника із течією існує магнітне полі.

Метод силових ліній, можна застосувати як описи електричних полів, так описи полів магнітних. Договоримся називати силовими лініями магнітного поля такі уявлювані лінії, вздовж яких розміщені магнітні стрілки, що вміщені у це полі. Наприклад, малюнку "р" ви бачите, що магнітні стрілки, вміщені на рівній відстані від прямого провідника із течією, розташувалися як окружності. Не виключено, що й іншому відстані від провідника силові лінії магнітного поля також будуть бути окружностями.

 Перевіримо це досвіді.

Продовжимо досліди з магнітним полем прямого провідника. Пропустимо його через отвір в аркуші картону і закріпимо в штативі. Пустим по дроту струм силою 5-10 А. Згори на картон будемо акуратно сипати дрібні залізні тирсу. Ми побачимо, що вони розташуються як окружностей, "які оперізують" провідник. Отже, наше припущення підтвердилося: силові лінії магнітного поля прямого провідника із течією є концентричними окружностями, опоясывающими провідник.

Такі лінії утворюються оскільки тирсу намагнічуються та грамотно поводяться подібно маленьким магнітним стрелочкам. Притягиваясь різнойменними кінцями, вони розгортаються, створюючи "ланцюжка" як кільцеподібних ліній.

Силовым лініях магнітного поля прийнято приписувати певний напрям – убік, куди вказує північний кінець магнітної стрілки. Наприклад, малюнку "р" розташування північних кінців вказує нам, що силові лінії спрямовані проти ходу годинниковий стрілки. Якщо ж змінити полярність підключення джерела струму, то стрілки розгорнуться на 180°, і силові лінії поля підуть у процесі годинниковий стрілки (малюнок внизу). Інакше кажучи, напрям силових ліній магнітного поля провідника залежить від напрямку струму у тому провіднику.

Так склалося історично, що току в провіднику приписують напрям: від "+" клеми джерела струму для її "–" клемі. Наприклад, малюнку "р" струм йде крізь площину аркуша книжки до нас, що умовно позначений точкою всередині окружності, символізує розріз провідника. А на цьому малюнку струм іде у напрямку: крізь лист вниз (це позначений хрестиком). Тому напрям стрілок змінилося.

1.2Линии індукції магнітного поля.

 

Магнітні поля, як і і електричні, можна зображати графічно з допомогою ліній магнітної індукції. Линиями індукції (чи лініями вектора У) називають лінії, касательные яких спрямовані як і, як і вектор У у цій точці поля. Вочевидь, що за кожну точку магнітного поля можна навести лінію індукції. Оскільки індукція поля була в будь-якій точці має певний напрям, те й напрям лінії індукції у кожному точці даного поля може лише єдиним, отже, лінії магнітного поля, як і і електричного поля, лінії індукції магнітного поля прочерчивают з такою густотою, щоб число ліній, котрі перетинають одиницю поверхні, перпендикулярній до них, було одно (чи пропорційно) індукції магнітного поля була в цьому місці. Тому, зображуючи лінії індукції, можна наочно уявити, як змінюється у просторі індукція, отже, і напруженість магнітного поля по модулю і направлення.

1.3. Вихревой характер магнітного поля.

 

Лінії магнітної індукції безупинні: вони мають ні початку, ні кінця. Це має місце нічого для будь-якого магнітного поля, викликаного якими завгодно контурами із течією. Векторные поля, які мають безперервними лініями, дістали назву вихрових полів. Ми, що магнітне полі є вихрове полі. У цьому полягає суттєва відмінність магнітного поля від електростатичного.

1.4. Магнітне полі струмів.

 

Розглянемо лінії індукції поля прямого струму. Напряжённость М (отже, і У) завжди перпендикулярна до площині, що містить провідник і аналізовану точку поля. Тому лінії індукції у цьому випадки суть концентричні окружності, центр яких розташований на осі струму.

Ставлення до вигляді лінії індукції можна було одержати на досвіді. І тому користуються та обставина, що рухлива магнітна стрілка завжди встановлюється своєї віссю у бік ліній магнітного поля, тобто. ліній індукції.

Ще зручніше користуватися залізними тирсою. Крупинки заліза у магнітному полі намагнічуються і стають подібними магнітним стрілкам. При практичному здійсненні цих дослідів досліджуваний провід із течією пропускають крізь горизонтальну скляну пластину (чи листок картону), яку насипають небагато залізних тирси. При лёгком струшуванні платівки (постукивании) частки тирси утворюють ланцюжка, форма яких близько відповідає лініях досліджуваного магнітного поля.

Магнітне полі кругового струму представляє з себе замкнуті безперервні лінії наступного виду:

Для магнітного поля, як й у електричного поля, справедливий принцип суперпозиции:

полі У, що породжується кількома рухливими зарядами (струмами), одно векторної сумі полів BI, породжуваних кожним зарядом (струмом) окремо:

,

тобто., щоб знайти силу, діючу на крапку у просторі, потрібно скласти сили, які діють неї, як показано малюнку.

Магнітне полі кругового струму є якусь восьмёрку з поділом кілець у центрі кільця, яким тече струм. Його схема показано малюнку нижче:



1.5.     Порівняння електричного і магнітного полів.

 


II. СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ.

Земля загалом є величезний кульової магніт. Людство початок ис користувати магнітне полі Землі давно. Вже на початку XII—XIII ст. отримує стала вельми поширеною в мореплавстві компас. Однак у часи вважалося, що стрілку компаса орієнтує Полярна зірка, і її магнетизм. Припущення про існування магнітного поля Землі вперше висловив в 1600 р. англійський натураліст Гільберт.

У будь-якій точці простору, навколишнього Землю, і її поверхні про наруживается дію магнітних сил. Інакше кажучи, у просторі, окру жающем Землю, створюється магнітне полі, силові лінії якого изобра дружини на мал.1.

Магнітні і географічні полюси Землі не збігаються друг з одним. Се вірний маг нитный полюс N лежать у південній півкулі, поблизу берегів Ан тарктиды, а південний магнітний полюс P.S перебуває у Північній півкулі, поблизу північного берега острова Вікторія (Канада). Обидва полюси безупинно переміщаються (дрейфують) на земної поверхні зі швидкістю майже п'ять протягом року через змінності що породжують магнітне полі процесів. З іншого боку, вісь магнітного поля не проходить через центр Землі, а відстає від цього на 430 км. Магнітне полі Землі не симетрично. Завдяки з того що вісь магнітного поля проходить всього під кутом 11,5 градусів до осі обертання планети, ми можемо користуватися компасом.

Більшість магнітного поля Землі, по сучасним поглядам, має внутриземное походження. Магнітне полі Землі створюється її ядром. Зовнішнє ядро Землі рідке і металеве. Метал – яке проводить струм речовина, і якби були у рідкому ядрі постійні течії, то відповідний електричний струм створював б магнітне полі. Завдяки обертанню Землі, такі течії в ядрі існують, т.к. Земля у певній наближенні є магнітним диполем, тобто. своєрідним магнітом з цими двома полюсами: південним і північним.

Незначна частка магнітного поля (близько 1%) має позаземне проис ходіння. Виникнення цієї маленької частини приписують електричним струмів, ті кущим в які проводять шарах іоносфери і Землі. Ця частина магнітного поля Землі схильна до слабкому зміни зі време ньому, що називається вікової варіацією. Причини існування електричних струмів у віковічний варіації невідомі.

У ідеальному і гіпотетичному припущенні, у якому Земля було б самотня осіб у космічному просторі, силові лінії магнітного поля планети розташовувалися так само, як і силові лінії звичайного магніту з шкільного підручника фізики, тобто. як симетричних дуг, що пролягли від південного полюси до північному. Щільність ліній (напруженість магнітного поля) падала б із видаленням від планети. Насправді, магнітне полі Землі перебуває у взаємодії з магнітними полями Сонця, планет і потоків заряджених частинок, испускаемых багато Сонцем. Якщо впливом самого Сонця і більше планет через удалённости можна знехтувати, те з потоками частинок, інакше – сонячним вітром, так і не поступиш. Сонячний вітер є потоки які мчать зі швидкістю близько 500 км/с частинок, испускаемых сонячної атмосферою. У моменти сонячних спалахів, соціальній та періоди освіти на Сонце групи великих плям, різко зростає кількість вільних електронів, які бомбардують атмосферу Землі. Це спричиняє обуренню струмів поточних в іоносфері Землі та, таким чином, відбувається зміна магнітного поля Землі. Виникають магнітні бурі. Такі потоки породжують сильне магнітне полі, що й взаємодіє зі полем Землі, сильно деформуючи його. Завдяки своєму магнітному полю, Земля утримує в про радіаційних поясах захоплені частки сонячного вітру, не дозволяючи їм вперше іде у атмосферу Землі та тим паче до. Частинки сонячного вітру були б дуже шкідливі всього живого. При взаємодії згадуваних полів утворюється кордон, з одного боку якою возмущённое (піддане змін через зовнішніх впливів) магнітне полі частинок сонячного вітру, з іншого – возмущённое полі Землі. Цей кордон слід розглядати як межа навколоземного простору, кордон магнітосфери і атмосфери. Поза цього кордону переважає вплив зовнішніх магнітних полів. У якому напрямі до Сонцю магнітосфера Землі сплюснена під тиском сонячного вітру і простирається всього до 10 радіусів планети. У протилежному напрямі має місце витягнутість до 1000 радіусів Землі.

Більшість магнітного поля Землі виявляє аномалії у різних районах земної поверхні. Ці аномалії, очевидно, слід приписати присутності в земної корі ферромагнитных мас чи розбіжності магнітних властивостей гірських порід. Тому вивчення магнітних аномалій має практи ческое значення для дослідження з корисними копалинами.

Існування магнітного поля була в будь-якій точці Землі можна установити з допомогою магнітної стрілки. Якщо підвісити магнітну стрілку NS на нитки l (мал.2) те щоб точка підвісу збігалася з центром тяжкості стрілки, то стрілка встановиться в напрямі дотичній до силовий лінії магнітного поля Землі.


У північній півкулі - південний кінець буде наклонён до Землі стрілка зі ставить з го ризонтом кут нахилення Q (на магнітному екваторі нахил Q одно нулю). Вертикальна площину, у якій буде розміщено стрілка, назы вается площиною магнітного меридіана. Усі площині магнітних меридиа новий перетинаються по прямий NS, а сліди магнітних меридіанів на земної по верхности поділяють думку магнітних полюсах N і P.S. Оскільки магнітні полюси не збігаються з географічними полюсами, то стрілка буде відхилена від гео графічного меридіана. Кут, який утворює вертикальна площину, через стрілку (тобто. магнітний меридіан), з географічним мери дианом, називається магнітним схилянням a (рис. 2). Вектор полів на пряжёности магнітного поля Землі розкласти на дві складові: горизонтальну і вертикальну (рис. 3). Значення кутів нахилі ния і схиляння, і навіть горизонтальній складової дають возмож ность визначити величину і напрям повної напруженості магнітного поля Землі у цій точці. Якщо магнітна стрілка вільний обертатися лише навколо вертикальної осі, вона встановлюватиметься під впливом горизонтальній складової магнітного поля Землі у площині магнітного меридіана. Горизонтальна складова , магнітне схиляння a і клонение Q називаються елементами земного магнетизму. Усі елементи зем ного магнетизму змінюються з часом.


III. ТАНГЕНС — ГАЛЬВАНОМЕТР.

Розглянемо кругової провідник з n витків, прилеглих досить плідно друг до друга, розташованих вертикально у площині магнітного меридіана. У центрі провідника помістимо магнітну стрілку, обертову навколо вір тикальной осі. Якщо з котушці пропустити струм I, виникає магнітне полі з напруженістю H, спрямоване перпендикулярно до площині котушки. Т.о., на стрілку діятимуть два взаємно перпендикулярних поля: маг нитное полі Землі та магнітне полі струму. Напряжённости обох полів вза имно перпендикулярні. На рис. 4. зображено перетин котушки горизонталь іншої площиною. Тут – вектор напруженості поля, створеного круговим струмом, – горизонтальна складова магнітного поля Землі. Стрелка

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація