Cоотношение (7.5) можно записать в другом виде, обозначив через m магнитный момент контура m =pR2I:
(7.9)
Если теперь рассмотреть вместо кругового витка с током короткий постоянный цилиндрический магнит радиуса R, магнитный момент которого равен m, то поле, созданное этим магнитом будет определяться тем же соотношением (7.9). Но для постоянного магнита
m =J×V, (7.10)
где J и V – намагниченность и, соответственно, объем магнита. Таким образом, измерив магнитное поле на оси магнита, мы можем определить его намагниченность J.
Наиболее простой способ измерения магнитного поля – сравнение его с известным полем. В данной работе определение магнитного поля производится при помощи прибора, называемого тангенс – гальванометром. Тангенс – гальванометр представляет собой катушку из нескольких витков медной проволоки, в центре которой расположена магнитная стрелка и круговая шкала с градусными делениями. Эта шкала служит для отсчёта отклонения магнитной стрелки. Если по катушке тангенс – гальванометра пропустить электрический ток, то магнитная стрелка, находящаяся в центре прибора, повернется перпендикулярно плоскости витков. Если при этом параллельно плоскости витков тангенс – гальванометра направить еще и искомое магнитное поле H x, то на стрелку будет действовать магнитное поле H к тока, текущего через витки катушки тангенс – гальванометра и искомое магнитное поле H x. Стрелка тогда повернется на угол a по направлению равнодействующего поля Hр= H x + H к (Рис. 7.3) и тангенс угла поворота стрелки выразится тогда следующим образом:
Согласно (7.6), в центре кругового тока напряженность магнитного поля равна:
,
где I – сила тока в амперах, R – радиус витка в метрах. Если имеется небольшое число витков N, то напряженность в центре такой катушки (предполагается, что R»h, где h – ширина катушки с N витками) равна:
Отсюда
(7.11)
Полученное соотношение и устанавливает связь величины искомого магнитного поля Hx с параметрами катушки и углом поворота стрелки тангенс–гальванометра.
Изложенную методику можно применить к измерению магнитного поля Земли. Известно, что земной шар представляет собой своеобразный магнит и имеет, наряду с географическими полюсами, северный и южный магнитные полюсы.
 |
Магнитные полюсы не совпадают с географическими и с течением времени изменяют свое положение (за 300 – 400 лет изменение широты исчисляется несколькими градусами, а долготы – десятками градусов). Напряженность магнитного поля Земли H - величина векторная, составляющая в различных точках Земли различные углы с горизонтом, 00 – на экваторе и 900 на полюсе, в остальных местах этот угол колеблется между 00 и 900. Напряженность магнитного поля Земли, как и всякую векторную величину можно разложить на две составляющие: горизонтальную Hг и вертикальную Hв. Горизонтальная составляющая почти всегда направлена под некоторым углом к направлению географического меридиана (этот угол различен в разных точках земной поверхности и называется магнитным склонением).
При измерении магнитного поля Земли необходимо иметь в виду, что поле это очень слабое и поэтому ток в катушке тангенс–гальванометра тоже должен быть слабым.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Схема установки показана на рис. 7.5. На схеме использованы обозначения:
ТГ – тангенс гальванометр, Е – источник постоянного тока, А – амперметр, R – реостат, К1 – ключ для замыкания цепи или тумблер источника тока, К2 – ключ для изменения направления тока на обратное
 |
Измерение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли
Установите плоскость катушки тангенс–гальванометра параллельно стрелке. Замкнув ключ К1, подберите реостатом такой ток в катушке, чтобы угол отклонения стрелки a1 был близок к 300. Измените направление тока переключателем К2, снова отсчитайте отклонение a2. Запишите значения углов поворота стрелки и силы тока в таблицу 7.1. Аналогичные измерения проделайте для других углов поворота стрелки близких к 400, 500, 600. Результаты измерений занесите в таблицу 7.1. Среднее значение углов:
Значения искомого магнитного поля определяются согласно соотношению (7.11). Найдите абсолютную и относительную ошибки измерений Hг.
Таблица 7.1 – Измерение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
| № п/п | I | a1 | a2 | 
| 
| Нг |
