МУ-Э-80 (1003818), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Тем самым через каждую катушку протекает одинаковый ток.Питание катушек осуществляется от источника постоянного напряжения( Netzger at ). Величина выходного напряжения устанавливается по положениюрегулятора напряжения «V» источника питания в пределах (5-18) В.Максимальный рекомендуемый ток через катушки составляет 4А, идлительное протекание такого тока через катушки приводит к заметномунагреву их, поэтому режим работы с максимальным током должен бытьнепродолжительным (менее 1 мин.). Регулятором «А» источника питанияможно установить любой ток в пределах (0-6) А, и при достижении этоготока начинает светиться индикатор красного цвета над регулятором.23Индикатором направления вектора B служит магнитная стрелка,вращающаяся вокруг оси, направление которой в пространстве может бытьвыбрано с помощью двух взаимно перпендикулярных колец со шкалами,разделёнными на угловые градусы.

Стрелка и детали для установкиположения оси стрелки, называемые в описании установки магнитометром,размещены на кронштейне, прикреплённом к стойке квадратного сечения.Стойка зажата винтом в цилиндрической опоре, масса которой обеспечиваетустойчивость положения магнитометра при выполнении измерений.В опыте по определению горизонтальной составляющей магнитного поляЗемли в месте исследования центр магнитной стрелки с вертикальной осьювращения должен быть совмещён с центром катушек Гельмгольца,магнитное поле которых должно быть известно. Величина этого поля можетбыть рассчитана по формуле (47) теоретической части, однако болеедостоверным является непосредственное измерение поля с помощьютесламетра (Teslameter), входящего в состав установки.

Датчиком измерителямагнитной индукции (тесламетра) является полупроводниковый холловскийдатчик, расположенный на конце щупа. Датчик совместно с блокомизмерения отградуирован на магнитное поле, направленное вдоль по осищупа, в связи с этим имеет название «аксиальный датчик».При работе с малыми полями катушек Гельмгольца тесламетр имеетбольшую относительную приборную погрешность, с другой стороны прибольших токах катушек (более 0,5 А) возрастает погрешность определенияугла между осью катушек и направлением результирующего отклонениястрелки магнитометра.В качестве рекомендации предлагается производить измерениегоризонтальной составляющей магнитного поля Земли BЗГОР при токах I Гчерез катушки 0,15; 0,20; 0,25; 0,30 ампер.Соответствующие этим токам значения индукции В Г поля катушек могутбыть взяты из эксперимента по калибровке катушек Гельмгольца, которыйвыполняется в данной работе.Измерение тока I Г катушек осуществляется цифровым мультиметром2010 на пределах 20А или 200 мА, а регулирование тока I Г производитсяпроволочным реостатом и (или) регулятором напряжения источника питания.Угловые положения стрелки магнитометра фиксируются по круговымшкалам с точностью до 0,5 градуса.Порядок выполнения эксперимента по измерениюгоризонтальной составляющей BЗГОР магнитного поля Земли.1.

Проверить правильность электрических соединений в соответствии срисунком 20 или картинкой дисплея компьютера. Полярность подключенияисточника питания к цепи катушек может быть произвольной.2. Включить в сеть источник питания и тесламетр.3. Щуп аксиального датчика расположить горизонтально с наименьшимотклонением от оси симметрии катушек Гельмгольца так, чтобы его24свободный конец (место нахождения датчика Холла) располагалсяпосередине между катушками.

Переключатель вида поля в центре лицевойпанели тесламетра поставить в положение «Direct». Скомпенсироватьимеющуюся осевую составляющую магнитного поля (при отсутствии токаI Г в катушках) с помощью регулятора О тесламетра так, чтобы нацифровомдисплеетесламетравысвечивалисьнули(возможноскачкообразное изменение на единицу младшего разряда показаний дисплея).4.

Меняя с помощью реостата и (или) напряжения источника питания токI Г катушек, записать в таблицу 1 показания дисплея тесламетра. При каждомизмерении показания 2-3 раза в секунду изменяются на 2-3 единицымладшего разряда. В таблицу вносится среднее значение. Ток I Г катушекизмеряется мультиметром 2010. При измерении токов до 0,2 A дисковыйпереключатель ставится в положение 200 mA шкалы V  (голубая дуга), авилка провода, идущего от реостата, в гнездо « mA ». Если токи I Г больше200 mA , то вилка переставляется в гнездо 20 A (слева), а дисковыйпереключатель устанавливается в положение 20 A той же шкалы.Таблица 1.0,05IГ , AB Г , mTл0,100,150,200,250,300,350,50 , град 0 = …..

; Г = …...По данным таблицы на миллиметровой бумаге строится калибровочныйграфик ВГ ( I Г ) . В соответствии с формулой (47) это должна быть прямаялиния.5. По полученному графику определяется коэффициент К Г В Г. ОнI Гможет быть использован в расчётах, если ток катушек Гельмгольца несовпадает с выбранными в верхней строке таблицы 1 значениями.6. Сдвигая конец щупа тесламетра по оси катушек в обе стороны отцентра, записать показания тесламетра для точек оси, взятых с шагом  1см.Оценить размеры области по оси катушек, где ослабление поля поотношению к полю в центре не превышает 10%.

Измерения провести с токомв катушках I Г  0,35 А .7. Стойка со щупом отодвигается на свободное место. Обратите вниманиена то, что тесламетр измеряет теперь составляющую магнитного поля,параллельную оси щупа, вне катушек Гельмгольца.Выключить ток катушек, вынув вилку из гнезда 20 A мультиметра.Поставить магнитометр в центр катушек, при этом центр стрелкимагнитометра с вертикальным положением оси вращения долженрасполагаться там, где находился датчик Холла в предыдущем эксперименте.25Проверить горизонтальность плоскости, в которой вращается стрелкамагнитометра, по показаниям угловой шкалы на вертикальной плоскостимагнитометра или иным способом. При необходимости подкорректироватьвертикальность оси стрелки поворотом горизонтального каркасамагнитометра.8.

С точностью 0,5 градуса зафиксировать угловое положение стрелки  0 ,снимая показания с обоих концов стрелки, и записать это значение в таблицу1. Среднее значение угла позволяет уменьшить погрешность, связанную свозможной несимметричностью стрелки и неточностью нанесения деленийшкалы. Полученное значение угла  0фиксирует направлениегоризонтальной составляющей земного магнитного поля (направление«север-юг») относительно произвольно выбранной линии начала отсчётауглов на магнитометре.Для повышения точности измерений углов и уменьшения отрицательноговлияния явления застоя при сухом трении рекомендуется при затуханииколебаний стрелки вблизи положения равновесия слегка встряхнуть стрелкулегким щелчком пальца по каркасу магнитометра.9.

Пропустить через катушки ток около 4 A в течение времени менееодной минуты и зафиксировать угол  Г отклонения стрелки, которыйсоответствует направлению оси поля катушек (предполагается, что ВГ  ВЗ ),и записать это значение в таблицу 1 . Угол    Г  0 представляет собойугол между направлением «север-юг» и направлением магнитного полякатушек Гельмгольца.10. Не меняя положения магнитометра установить с помощью реостататоки, значения которых указаны в таблице 1, и зафиксировать углыотклонения  стрелки магнитометра, соответствующие этим токам.Рис.21. Векторнаядиаграмма для определения зависимостиГОРBЗ  f1 ( , , BГ ) .2611.

По серии значений В Г из таблицы 1, используя теорему синусов длявекторной диаграммы (см. рис.21), получаем зависимость BЗГОР  f1 ( , , BГ ) .Целесообразно построить графическую зависимость ВГ  f 2 (sin ) , черезsin(   )точки которой провести прямую линию, угловой коэффициент которойВГдаёт усреднённое значение горизонтальной составляющей BЗГОР sin   sin(   ) магнитного поля Земли в месте проведения опыта.Порядок определения вертикальной составляющеймагнитного поля Земли.1. Поворачивая горизонтальную рамку магнитометра на 90 градусоввокруг горизонтальной оси, добиваемся лёгкого вращения оси стрелкивокруг горизонтальной оси.1 и  2 наклонения вектораПо круговой шкале фиксируем углыиндукции магнитного поля относительно горизонтального направления.Углы 1 и  2замерены по положениям обоих концов магнитнойстрелки.

Истинным углом наклонения считаем уголвертикальнаясоставляющаяВЗВЕРТ  ВЗГОР  tg , а полное полемагнитного поляВЗ 1   22Земли будет. Тогдаравна:ГОРЗВ.cos Замечание. На результаты измерений сильно влияют близкорасположенные объекты даже с незначительными массами железа и егосоединений. Поэтому за время эксперимента рекомендуется не менятьположение приборов, используемых в опыте.Имеет смысл также сравнить направление «север-юг», определённоемагнитометром установки с направлением «север-юг», указанным нанавигационном приборе, имеющемся в лаборатории. Разница в направленияхобусловлена не столько склонением магнитных линий, сколько наличием вконструкции здания лаборатории железосодержащих элементов.ЗаключениеАккуратно выполненные измерения с соблюдением рекомендаций попроведению эксперимента дают хорошее совпадение измеренного угланаклонения и рассчитанного по рассмотренной модели магнитного диполядля широты г.

Москвы (   74 ÷ 78 ).Проблема магнитной девиации, рассмотренная в Приложении, непозволяет говорить о хорошем совпадении углов склонения, найденныхэкспериментально и рассчитанных по рассмотренной теоретической модели,однако определяемая в эксперименте величина магнитной индукции в районе27г. Москвы (40  50 мкТл) совпадает со значениями, полученными инымиметодами.Приложение.МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИВ 1600 году, как уже мы знаем, английский ученый Уильям Гильберт всвоей книге «О магните, магнитных телах и большом магните - Земле»представил Землю как гигантский постоянный магнит, ось которогоне совпадает с осью вращения Земли.

Характеристики

Список файлов книги