III. Описание экспериментальной установки и метода измерения. Магнитная стрелка, которая может легко вращаться вокруг вер­тикальной оси (под действием горизонтальной составляющей НЗГ напря­женности магнитного поля

Магнитная стрелка, которая может легко вращаться вокруг вер­тикальной оси (под действием горизонтальной составляющей Н_ЗГ напря­женности магнитного поля земли), устанавливается в плоскости магнитного меридиана.

Создадим в месте расположения стрелки другое магнитное поле, напря­женность которого Н_О известна по величине и направлена перпендику­лярно к плоскости магнитного меридиана.

Магнитная стрелка начнет поворачиваться до тех пор, пока не установиться вдоль направления равнодействующей напряженности Н_ЗГ и Н_О (рис.4).

где α-угол отклонения стрелки

Отсюда следует, что (9)

Угол α может быть отсчитан по разделенному лимбу, над которым враща­ется указатель, неизменно связанный со стрелкой. Для создания магнитного поля с напряженностью Н_О удобнее всего воспользоваться круговым про­водником радиуса R, по которому течет ток I, и в центре которого расположена магнитная стрелка. Если N- число витков кругового проводника, то в соответствии с формулой (8) напряженность магнитного поля в центре такого кругового тока определится по формуле:

. (10)

Подставляя выражение (10) в формулу (9) получим:

(11)

Итак, для нахождения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли Н_ЗГ необходимо иметь круговой проводник, состоящий из N витков радиуса R.

Также необходимо измерить ток I, текущий по проводнику и угол отклоне­ния α магнитной стрелки, помещенной в центре проводника от плоскости магнитного меридиана.

Такой круговой проводник с магнитной стрелкой, помещенной в его цен­тре и имеющей возможность свободно вращаться над градуированным лимбом, называется тан­генс-буссолью.

Основной частью тангенс-буссоли (рис.5) являются: несколько витков кругового проводника, намотанного обычно на деревянный каркас, и буссоль, расположенная в центре этих вит­ков. Буссоль состоит из магнитной стрелки малых размеров, связанной с указателем; стрелка и указатель могут вращаться в горизонтальной плоско­сти над разделенным лимбом. Деревянный каркас, укреплен на штативе, имеющем три установочных винта.

Концы кругового проводника выведены к клеммам, расположенным на штативе. В краях каркаса сделано два небольших выреза, позволяющие ви­деть витки. Эти вырезы облегчают счет витков кругового проводника и из­мерение среднего радиуса этих витков.

Тангенс-буссоль включают в цепь источника переменного тока, согласно схеме, изображенной на рис.6. На этой схеме помимо тан­генс-буссоли изображены:

ε- источник тока;

R- реостат, позволяющий регулировать силу тока в цепи;

А - амперметр;

Т - тан­генс-буссоль

П - переключатель, позволяющий изменять направление тока в круговом проводнике тангенс- буссоли.