![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли |
ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКАЙ И ОБЩЕЙ ФИЗИКИ Курсовая работа по физике. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ. Выполнил студент группы фпо–3 Казанцев Н.Н. Руководитель доцент кафедры ТОФ Грызов Ю.В. ЛИПЕЦК 2000. 1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. Магнитное поле Экспериментально установлено что проводники, по которым текут токи в одинаковом направлении притягиваются, а в противоположных – отталкиваются. Для описания взаимодействия проводов, по которым текут токи, было использовано магнитное поле – особой формы материя, порождаемая электрическими токами или переменным электрическим током и проявляющаяся по действию на электрические токи находящиеся в этом поле. Открыл магнитное поле в 1820 г. датский физик Х.К. Эрстед. Магнитное поле описывает магнитные взаимодействия, возникающие: а) между двумя токами; б) между током и движущимися зарядами; в) между двумя движущимися зарядами.Магнитное поле имеет направленный характер и должно характеризоваться векторной величиной. Основную силовую характеристику магнитного поля назвали магнитной индукцией Эту величину принято обозначать буквой В. Пронаблюдаем магнитное действие тока еще раз. В штативе закрепим провод, концы которого можно подключать к источнику тока. Рядом с проводом разместим магнитную стрелку от компаса, надетую на иглу. Пока ток не включен, разместим приборы так, чтобы стрелка указывала на провод. При подключении концов провода к источнику постоянного тока стрелка "отвернется" от провода. Возьмем несколько магнитных стрелок и расставим их вокруг провода. Мы обнаружим, что при включении тока стрелки развернутся определенным образом. Если магнитные стрелки отклоняются от первоначального направления, значит, в этих точках пространства действуют какие-то силы. Другими словами, в пространстве вокруг провода с током существует силовое поле. Поскольку мы рассматривали именно магнитное действие тока, то скажем, что в пространстве вокруг проводника с током существует магнитное поле. Метод силовых линий, можно применить как для описания электрических полей, так и для описания полей магнитных. Договоримся называть силовыми линиями магнитного поля такие воображаемые линии, вдоль которых располагаются магнитные стрелки, помещенные в это поле. Например, на рисунке "г" вы видите, что магнитные стрелки, помещенные на одинаковом расстоянии от прямого проводника с током, расположились в виде окружности. Можно предположить, что и на другом расстоянии от проводника силовые линии магнитного поля тоже будут являться окружностями. Проверим это на опыте. Продолжим опыты с магнитным полем прямого проводника. Пропустим его через отверстие в листе картона и закрепим в штативе. Пустим по проводу ток силой 5-10 А. Сверху на картон будем аккуратно сыпать мелкие железные опилки. Мы увидим, что они расположатся в виде окружностей, "опоясывающих" проводник. Следовательно, наше предположение подтвердилось: силовые линии магнитного поля прямого проводника с током являются концентрическими окружностями, опоясывающими проводник. Такие линии образуются потому, что опилки намагничиваются и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелочкам.
Притягиваясь разноименными концами, они разворачиваются, образуя "цепочки" в виде кольцеобразных линий. Силовым линиям магнитного поля принято приписывать определенное направление – в сторону, куда указывает северный конец магнитной стрелки. Например, на рисунке "г" расположение северных концов указывает нам, что силовые линии направлены против хода часовой стрелки. Если же изменить полярность подключения источника тока, то стрелки развернутся на 180°, и силовые линии поля будут направлены по ходу часовой стрелки (рисунок внизу). Другими словами, направление силовых линий магнитного поля проводника зависит от направления тока в этом проводнике. Так сложилось исторически, что току в проводнике приписывают направление: от " " клеммы источника тока к его "–" клемме. Например, на рисунке "г" ток идет сквозь плоскость листа книги к нам, что условно обозначено точкой внутри окружности, символизирующей разрез проводника. На этом же рисунке ток идет в обратном направлении: сквозь лист вниз (это обозначено крестиком). Поэтому направление стрелок изменилось. 1.2Линии индукции магнитного поля. Магнитные поля, так же как и электрические, можно изображать графически при помощи линий магнитной индукции. Линиями индукции (или линиями вектора В) называют линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор В в данной точке поля. Очевидно, что через каждую точку магнитного поля можно провести линию индукции. Так как индукция поля в любой точке имеет определённое направление, то и направление линии индукции в каждой точке данного поля может быть только единственным, а значит, линии магнитного поля, так же как и электрического поля, линии индукции магнитного поля прочерчивают с такой густотой, чтобы число линий, пересекающих единицу поверхности, перпендикулярной к ним, было равно (или пропорционально) индукции магнитного поля в данном месте. Поэтому, изображая линии индукции, можно наглядно представить, как меняется в пространстве индукция, а следовательно, и напряжённость магнитного поля по модулю и направлению. 1.3. Вихревой характер магнитного поля. Линии магнитной индукции непрерывны: они не имеют ни начала, ни конца. Это имеет место для любого магнитного поля, вызванного какими угодно контурами с током. Векторные поля, обладающие непрерывными линиями, получили название вихревых полей. Мы видим, что магнитное поле есть вихревое поле. В этом заключается существенное отличие магнитного поля от электростатического. 1.4. Магнитное поле токов. Рассмотрим линии индукции поля прямого тока. Напряжённость Н (а следовательно, и В) всегда перпендикулярна к плоскости, содержащей проводник и рассматриваемую точку поля. Поэтому линии индукции в данном случаи суть концентрические окружности, центр которых расположен на оси тока. Представление о виде линии индукции можно получить на опыте. Для этого пользуются тем обстоятельством, что подвижная магнитная стрелка всегда устанавливается своей осью в направлении линий магнитного поля, т.е. линий индукции. Ещё удобнее пользоваться железными опилками. Крупинки железа в магнитном поле намагничиваются и становятся подобными магнитным стрелкам.
При практическом осуществлении этих опытов исследуемый провод с током пропускают сквозь горизонтальную стеклянную пластину (или листок картона), на которую насыпают небольшое количество железных опилок. При лёгком встряхивании пластинки (постукивании) частицы опилок образуют цепочки, форма которых близко соответствует линиям исследуемого магнитного поля. Магнитное поле кругового тока представляет из себя замкнутые непрерывные линии следующего вида: Для магнитного поля, как и для электрического поля, справедлив принцип суперпозиции: поле В, порождаемое несколькими движущимися зарядами (токами), равно векторной сумме полей BI, порождаемых каждым зарядом (током) в отдельности: , т.е., чтобы найти силу, действующую на точку в пространстве, нужно сложить силы, действующие на неё, как показано на рисунке. Магнитное поле кругового тока представляет собой некую восьмёрку с разделением колец в центре кольца, по которому течёт ток. Его схема показана на рисунке ниже: 5. Сравнение электрического и магнитного полей. II. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ. Земля в целом представляет собой огромный шаровой магнит. Человечество начало использовать магнитное поле Земли давно. Уже в начале XII—XIII вв. получает широкое распространение в мореходстве компас. Однако в те времена считалось, что стрелку компаса ориентирует Полярная звезда и её магнетизм. Предположение о существовании магнитного поля Земли впервые высказал в 1600 г. английский естествоиспытатель Гильберт. В любой точке пространства, окружающего Землю, и на её поверхности обнаруживается действие магнитных сил. Иными словами, в пространстве, окружающем Землю, создаётся магнитное поле, силовые линии которого изображены на рис.1. Магнитные и географические полюса Земли не совпадают друг с другом. Северный магнитный полюс лежит в южном полушарии, вблизи берегов Антарктиды, а южный магнитный полюс S находится в Северном полушарии, вблизи северного берега острова Виктория (Канада). Оба полюса непрерывно перемещаются (дрейфуют) на земной поверхности со скоростью около 5 за год из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстаёт от него на 430 км. Магнитное поле Земли не симметрично. Благодаря тому, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Основная часть магнитного поля Земли, по современным воззрениям, имеет внутриземное происхождение. Магнитное поле Земли создаётся её ядром. Внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл – проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют, т.к. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным. Незначительная часть магнитного поля (около 1%) имеет внеземное происхождение. Возникновение этой части приписывают электрическим токам, текущим в проводящих слоях ионосферы и поверхности Земли.
Вариации магнитные Вариа'ции магни'тные, непрерывные изменения магнитного поля Земли во времени. В. м. характеризуются отклонением составляющих геомагнитного поля (горизонтальной Н, вертикальной Z и склонения магнитного D ) от среднего значения в месте наблюдений. В приэкваториальных областях среднее значение полной напряжённости земного магнитного поля составляет 0,42 э , к полюсам оно увеличивается и достигает 0,70 э (см. Земной магнетизм ). Приборы, измеряющие вариации Н, Z и D, называются вариометрами магнитными. Величина и форма В. м. зависит от широты места наблюдений, времени года и солнечной активности. Обработка результатов измерений позволяет выделить как периодические, так и непериодические изменения геомагнитного поля, имеющие космическое, магнитосферно-ионосферное и внутриземное происхождение. Основным космическим источником возмущений геомагнитного поля является Солнце. Выявлены 11-летние В. м., связанные с циклическим изменением солнечной активности и составляющие для полной напряжённости геомагнитного поля 1. 10-5 —2. 10-4 э
2. Форма, размеры и движения Земли и их геофизические следствия. Гравитационное поле Земли
3. В чем уникальность планеты Земля? (У чому унікальність планети Земля?)
4. Рынок земли его специфика. Факторы определяющие цену на землю
5. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля земли.
11. Аппараты для воздействия на водонефтяные эмульсии магнитным полем
12. Возмущенные вариации магнитного поля высоких широт: геоэкологические аспекты
13. Отклонение Электрона электрическим и магнитным полями
14. Магнитное поле в кольцевом шихтованном сердечнике с анизотропными свойствами
15. Электромагнитные, электрические и магнитные поля. Статическое электричество
16. Анизотропия проводимости магнитной жидкости в магнитном поле
17. Возмущенные вариации магнитного поля высоких широт: геоэкологические аспекты
19. Исследование магнитного поля рассеяния при вихретоковом контроле
21. К расчету эффективных магнитных полей в магнитных жидкостях
25. Магнитные носители информации. Запись информации на магнитные носители
26. Виды магнитных дисковых накопителей
27. Пример выполнения магнитного анализа электромагнитного привода в Ansys 6.1.
28. Диагностика с помощью ядерного магнитного резонанса
29. Реверсная магнитная фокусирующая система мощного многолучевого клистрона
30. Сплавы магнитных переходных металлов
31. Магнитные бури
32. Накопители на гибких магнитных дисках: что это такое и способ производства
33. Спектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками
34. Магнитно-ядерный резонанс при исследовании спинного мозга
35. Серебристый эликсир с магнитным соусом
37. Экспериментальное исследование нелинейных эффектов в динамической магнитной системе
41. Электролучевая трубка с магнитной отклоняющей системой
42. Исследование магнитного гистерезиса
43. Магнитные материалы для микроэлектроники
44. Физическая сущность магнитно-электрического упрочнения
46. Петромагнетизм континентальной литосферы и природа региональных магнитных аномалий
47. Магнитные съемки различных масштабов
48. Библиотека накопителей на магнитной ленте DLT сегодня
50. Русские земли и княжества (XII-пер.пол. XIII в.)
51. Общие сведения о магнитных жидкостях
52. Исследование магнитных систем в программной системе конечно-элементного анализа ANSYS
53. Магнитная запись информации
57. Амплитудная модуляция и фазовое рассогласование магнитных сверхструктур
58. Зависящие от времени процессы в ядерном магнитном резонансе
59. Изучение особенностей электрических свойств магнитных жидкостей
60. Исследование магнитной жидкости методом рассеяния света
61. Исследование свойств магнитных жидкостей методом светорассеяния
62. К механизму электропроводности магнитной жидкости с графитовым наполнителем
63. Колебательное движение тел, взвешенных в магнитных коллоидных наносистемах
64. Магнитные и электрические свойства сплавов Co1-xNixTe, подвергнутых термобарическому воздействию
66. Магнитные цепи при переменных ЭДС и трансформаторы
67. Особенности процессов зарядообразования в слое магнитной жидкости
68. Механический и магнитный моменты атома
69. Изучение возможности применения магнитных жидкостей для синтеза магнитных сорбентов
73. Поль Сезанн
74. С русскими воинами через века и поля боевой славы
75. Лексико-семантическое поле "женщина" в современном английском языке
76. Миграция сельского населения XVIII - I пол. XIX вв.: исторические и психологические аспекты
78. Расширения полей
81. Політична доктрина більшовиків у 20-50 роках (WinWord (на укр языке0)
82. Подготовка и вскрытие шахтного поля шахты Полосухинская
83. Безопасность взаимоотношения с противоположным полом с точки зрения мужчин
84. Семантическое поле страха на основе произведения Стивена Кинга "Цикл оборотня"
85. Расчет напряженности поля радиотелецентров
89. Защита пользователя от негативных воздействий электромагнитных полей дисплея
90. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека
91. Гравитация с точки зрения общей теории поля
92. Учетная политика предприятия (Облікова політика підприємства)
93. Пол, власть и концепция "разделенных сфер": от истории женщин к гендерной истории
94. Галичина - соціокультурна, історична, політична частка України
95. Економ. політика доби національно-визвольної р. (1917-1920рр..)
96. Національна політика СРСР в роки перебудови
98. Британская историография средневековой Росси пер. пол. ХХ в. (Методологические подходы)
99. Україна 20-х - початку 30-х років. Нова економічна політика. Голодомор 1921-1922 рр.