شرق آزما - شرق آزما

هدف آزمایش:
اندازه‏گیری میدان مغناطیسی زمین با استفاده ازمیدان حاصل از یك سیم‏پیچ دایروی حامل جریان.
وسایل آزمایش:
رئوستا 200 اهمي، پك كامل پرتهاي آزمايشگاهي uشکل، دستگاه گالوانومتر تانژانت و ميزچه، مولتي متر دستي ديجيتال، منبع تغذیه AC-DC واریابل ( )، قطب نما.

شكل(1)

تئوری آزمایش
یكی از پدیده‏هایی كه در الكترومغناطیس مورد بررسی قرار می گیرد، ایجاد میدان مغناطیسی اطراف یك سیم حامل جریان است. براین اساس هر گاه از حلقه دایره ای شكل شامل n دور سیم، جریان I عبور كند میدان مغناطیسی در مركز حلقه بر طبق رابطه (1) بوجود خواهد آمد:
(1)

در سیستم M.K.S شعاع متوسط حلقه R برحسب متر و -7 بوده و B برحسب "وبر" بر متر مربع ( ) به دست می‏آید.
معمولاً شدت میدان مغناطیسی در سیستم C.G.S به صورت رابطه (2) (كه از این به بعد از این رابطه استفاده می شود) به كار می‏رود.
(2)

در این سیستم R برحسب سانتی متر و B برحسب گوس می باشد.

جهت B نیز طبق قاعده دست راست تعیین می شود. بدین ترتیب كه اگر جریان در جهت چهار انگشت خم شده دست راست باشد، جهت میدان در امتداد انگشت باز شست خواهد بود. یكی از راه هایی كه می توان اندازه و امتداد میدان یك حلقه را تعیین كرد، به كار بردن گالوانمتر تانژانت است. این وسیله از یك حلقه دایره ای شكل كه تعدادی سیم پیچ دایره ای با دورهای مختلف روی آن تعبیه شده تشكیل یافته و درمركز این حلقه كه هنگام آزمایش سطح آنها كاملاً به طور قائم قرار می گیرد. یك میزچه همراه با عقربه مغناطیسی به طور افقی مطابق شكل (1) قرار گرفته است. از آنجا كه میدان مغناطیسی زمین در هر نقطه قابل تجزیه به دو مولفه افقی و قائم می باشد عقربه مغناطیسی تحت تاثیر مولفه افقی این میدان قرار می گیرد.
در مورد گالوانمتر تانژانت در صورتی كه از سیم پیچ جریانی عبور كند، عقربه مغناطیسی تحت تاثیر دو میدان قرار گرفته و بدیهی است كه در امتداد برآیند آن دو میدان می ایستد.

شكل (2)

با اندازه‏گیری و معلوم بودن مقدار H می توان Ho را با توجه به رابطه (3) بدست آورد.
(3)

روش آزمایش
1-   ابتدا پایه های گالوانمتر تانژانت را كاملاً افقی كنید.
2-   قطب نما را آنقدر بچرخانید تا شاخص قطب نما روی صفر درجه بایستد وسطح سیم پیچ نیز در راستای آن قرار داشته باشد، بدین ترتیب گالوانمتر طوری قرار گرفته است كه سطح سیم پیچ و عقربه مغناطیسی در راستای شمال و جنوب مغناطیسی زمین می باشد و میدان حاصل از سیم پیچ عمود براین راستا خواهد بود.

مداری مطابق شكل (3) تشكیل دهید و سعی كنید اشیاء فلزی و بخصوص آمپرمتر را حتی المقدور در فاصله دوری از گالوانمتر قرار دهید. در ابتدا كلید K حتماً باز باشد.

شكل (3)

3-   كلید K را بسته و بازای جریان های مختلف (كه با تغییر رئوستا می توان ایجاد كرد) و حلقه¬های مختلف زاویه را از دو طرف خوانده در جدول زیر یادداشت نمایید.

I   R   n   شماره

4-   باتوجه به بدست آمده به کمک رابطه (3) میدان مغناطیسی زمین را در محل آزمایشگاه بدست آورید.