ЖердіҢ магнит ӨрісініҢ кернеулігініҢ горизонталь ҚҰраушысын аныҚтау

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР: ток көзі, тангенс-гальванометр,

миллиамперметр, реостат, кілт

4.7.1 ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Жерді үлкен магнит деп қарастыруға болады. Оның полюстері географиялық полюстердің жанында жатады: солтүстік географиялық полюстің жанында оңтүстік полюс , ал оңтүстік географиялық полюс жанында магниттік солтүстік полюс орналасады (4.7.1-сурет).

4.7.1 – сурет

- солтүстік, - оңтүстік географиялық полюстер, - магниттік солтүстік полюс, - магниттік оңтүстік полюс.

Жердің магнит өрісі экваторда горизонталь, магниттік полюстерде вертикаль бағытталады, ал қалған барлық нүктелерде қандай да бір бұрыш жасай бағытталады. Жердің магнит өрісінің кернеулігінің горизонталь жазықтыққа проекциясын жердің магнит өрісі кернеулігінің горизонталь құраушысы деп атайды. Осы құраушының бағыты магниттік меридианның бағытын көрсетеді. Ал осы құраушы арқылы өтетін вертикаль жазықтық магниттік меридиан жазықтығы делінеді.

Жердің магнит өрісінің бағыты мен горизонталь жазықтық арасындағы бұрыш еңкею бұрышы, ал географиялық және магниттік меридиан арасындағы бұрыш магниттік бұрылу бұрышы деп аталады.

Тек вертикаль осьпен айналатын магнит тілі горизонталь жазықтықта тек Жердің магнит өрісінің горизонталь құраушысы әсерінен ғана бұрылады. Магнит өрісінің горизонталь құраушысы , еңкею бұрышы - және бұрылу бұрышы - Жер магнетизмінің элементтері деп аталады.

4.7.2 ДӨҢГЕЛЕК ТОКТЫҢ ЦЕНТРІНДЕГІ МАГНИТ ӨРІСІН АНЫҚТАУ

Био-Савар-Лаплас заңы бойынша тогы бар өткізгіштің элементінің өрістің бір нүктесіндегі магнит индукциясы мынаған тең (4.7.2-сурет).

(4.7.1)

4.7.2- сурет 4.7. 3- сурет

Осы өрнек электромагниттік құбылыстар үшін негізгі заң болып есептеледі. Мұндағы магнит индукциясы ток жүріп тұрған өткізгіш элементі және қашықтыққа пропорционал болады. Магнит индукциясының бағыты бұранда ережесі бойынша анықталады.

Электр өрісі сияқты, магнит өрісі үшін де суперпозиция принципін қолданып, барлық ток элементтерінің әр түрлі нүктелеріндегі магнит индукциясы векторларының қосындыларын мына қатынас арқылы анықтауға болады:

(4.7.2)

мұндағы токтың элементі тудыратын магнит индукциясы. Ал интегралды өткізгіштің барлық ұзындығы бойынша аламыз.

Енді Био-Савар-Лаплас заңын дөңгелек токтың центріндегі магнит өрісін анықтау үшін қолданайық.

Мұндай өткізгіштің барлық элементтері центрінен бірдей қашықтықта болғандықтан және магнит индукциясының бағыты центр арқылы өтетін нормаль бағытына сәйкес, контурға перпендикуляр бағытталады. Сондықтан (4.7.1) өрнекке сәйкес дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясы мынаған тең болады:

(4.7.3)

Себебі, , және тұрақты болады.

4.7.3 ЖЕРДІҢ МАГНИТ ӨРІСІНІҢ ГОРИЗОНТАЛЬ ҚҰРАУШЫСЫН ТАНГЕНС-ГАЛЬВАНОМЕТРДІҢ КӨМЕГІМЕН АНЫҚТАУ.

Тангенс-гальванометр деп орам саны вертикаль орналасқан катушканы айтады.

Катушканың центріне горизонталь жазықтықта компас орналастырылады. Компас катушкада ток жоқ кезде Жердің магниттік меридианы бойынша орналасады .

Катушканы вертикаль оспен қозғай отырып, катушка жазықтығын магниттік меридиан жазықтығына орналастыруға болады. Бұдан соң, катушкамен ток жіберсе, компас тілі бір бұрышқа бұрылады. Мұның себебі, магнит тіліне өзара перпендикуляр екі өріс әсер етеді. Біреуі Жердің магнит өрісінің кернеулігінің горизонталь құраушысы - , ал екіншісі дөңгелек токтың магнит өрісі - (4.7.4-сурет).

4.7.4- сурет

мұндағы және катушка орамының көлденең қимасы. Сурет бойынша

(4.7.4)

(4.7.5)

мұндағы - дөңгелек токтың магнит өрісінің кернеулігі,

- Жердің магнит өрісі кернеулігінің горизонталь құраушысы,

- дөңгелек токтың радиусы.

Орам саны болғанда катушканың магнит өрісінің кернеулігі

болады.

Онда (4.7.4) өрнек бойынша Жердің магнит өрісінің кернеулігі

(4.7.6)

болады. Жердің берілген нүктесі мен құрал үшін болғанда болады.

Онда (4.7.6) өрнек мына түрде жазылады:

Сонымен, центрінде стрелкасы бар дөңгелек өткізгіш тізбек бойымен ағатын ток күшінің шамасын анықтауға мүмкіндік береді.

4.7.4 ЖҰМЫСТЫҢ ІСТЕЛУ ТӘРТІБІ

1. 4.7.5- сурет бойынша тізбекті жинау керек. Бұл суреттегі - ток көзі, -реостат, - тангенс-гальванометр, - миллиамперметр, - тангенс-гальванометр арқылы өтетін токтың бағытын өзгертіп отыруға арналған айырып-қосқыш.

4.7.5-сурет

2. Тангенс-гальванометрді және компасты айналдырып қозғау арқылы тангенс-гальванометрдің жазықтығы магниттік меридиан жазықтығында жататындай етіп қоямыз.

3. Катушканың болатындай орамын тізбекке қосып, реостат арқылы стрелка бұрышқа бұрылатындай етіп қоямыз да, токтың мәнін жазып аламыз.