Теоретические основы работы

…Камень притягивать может железо,
камень же этот по имени месторождения
магнитом назван был греками,
так как он найден в пределах магнетов
Лукреций
Лабораторная работа
«Магнитное поле Земли»
Цель работы:
Исследование с помощью цифровой лаборатории PASCO магнитного поля Земли.
Определение величины и направления индукции магнитного поля Земли
Теоретические основы работы
Магнитное поле Земли или геомагнитное поле — магнитное
поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет
изучения геомагнетизма.
На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её
радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное
расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.
По мере удаления от поверхности Земли усиливается
воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное
поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно
вытягивается в длинный «хвост».
Теоретические основы работы
Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли
оказывают токи в ионосфере. Это область верхней атмосферы,
простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит
большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным
полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием
магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется
связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.
Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется
магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости,
которая перпендикулярна к магнитной оси, называется
магнитным экватором. Вектор магнитного поля в точках
магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное
направление.
видео
Теоретические основы работы
Магнитными меридианами называются проекции силовых линий
магнитного поля Земли на её поверхность; сложные кривые, сходящиеся в
северном и южном магнитных полюсах Земли
В последнее время получила развитие гипотеза, связывающая
возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком
металлическом ядре. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм
«магнитное динамо», находится на расстоянии 0,25—0,3 радиуса Земли.
Аналогичный механизм генерации поля может иметь место и на других
планетах, в частности, в ядрах Юпитера и Сатурна (по некоторым
предположениям, состоящих из жидкого металлического водорода).
Помимо возможных токов в жидком металлическом ядре, науке давно
известны теллурические токи, которые текут у поверхности земной коры.
Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. За последние
100 лет магнитный полюс в Южном полушарии переместился почти на 900
км и вышел в Южный океан. Новейшие данные по состоянию арктического
магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской
мировой магнитной аномалии через Северный Ледовитый океан)
показали, что с 1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994
год — более 150 км. Хотя эти данные расчётные, они подтверждены
замерами северного магнитного полюса. По данным на начало 2007 года,
скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в
1970-х годах до 60 км/год в 2004 году.
видео
Оборудование и материалы
Нетбук CMPC
Транспортир
Регистратор данных USB Link
Уровень и отвес
Датчик индукции магнитного
поля
Лист бумаги
Компас
Липкая лента
Подготовка эксперимента
Запустите программу SPARKvue
Подключите датчик индукции магнитного
поля к разъему USB Link.
Соберите установку, как показано на рисунке
1.
Рисунок 1
Проведение эксперимента
Определите в лаборатории место, по
возможности наиболее удаленное от
ферромагнитных материалов и магнитных
полей. Предусмотрите такое пространство,
чтобы была возможность поворачивать датчик
на 360 градусов в вертикальной и
горизонтальной плоскостях.
Начните регистрацию данных.
Проверните датчик магнитного поля на
полный оборот в горизонтальной плоскости (в
плоскости стола вокруг центра, обозначенного
на листе бумаги). Наблюдайте построение
графика изменения магнитного поля от
времени.
Проведение эксперимента
Найдите положение, в котором сигнал максимален,
отметьте его на листе бумаги. Сравните отмеченное
положение с положением стрелки компаса.
Установите датчик в вертикальной плоскости,
проходящей через отмеченное положение. После
этого поверните его на полный оборот в этой
плоскости, ориентируясь по отвесу.
Измерьте транспортиром угол наклона датчика к
горизонту при максимальном значении индукции
магнитного поля Земли.
Остановите регистрацию
Обработка и анализ результатов
Вопросы для предварительного опроса и
защиты ЛР