Bài giảng Môn Vật lý lớp 11 - Bài 3: Xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất

BÀI 3: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NẰM NGANG CỦA 
TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
I - MỤC ĐÍCH
- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của la bàn tang (điện kế tang).
- Dùng la bàn tang và máy đo điện đa năng hiện số để xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất.
II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
- Nếu đặt một kim nam châm trong lòng một cuộn dây có dòng điện thì kim nam châm sẻ chịu tác dụng đồng thời của từ trường Trái Đất và từ trường của cuôn dây.
- Kim nam châm sẻ bị định hướng theo phương và chiều từ trường tổng hợp của từ trường Trái Đất và từ trường cuộn dây.
- Để xác định thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất, ta có thể dùng la bàn tang có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như hình dưới.
	Trong đó:
-1: I và I : Cuộn dây có dòng điện I với chiều như kí hiệu trên hình vẽ.
- 2: Kim nam châm
- 3: Thước đo góc
- 4: Kim chỉ thị (gắn vuông góc với kim nam châm)
- : Từ trường Trái Đất (thành phần nằm ngang)
- : Từ trường cuộn dây.
	Khi đặt mặt phẳng cuộn dây trùng với mặt phẳng kinh tuyến từ, ta có thể xác định được BT theo công thức:
, trong đó:
N là số vòng dây của cuộn dây dẫn, I là cường độ dòng điện qua cuộn dây, d là đường kính cuộn dây, là góc quay của kim nam châm so với vị trí ban đầu chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây.
III - DỤNG CỤ CẦN THIẾT  
+ La bàn tang có N = 100, 200, 300 vòng dây; đường kính d » 160 mm.
+ Máy đo điện đa năng hiện số.
+ Nguồn điện một chiều 6 V– 1250 mA.
+ Chiết áp điện tử để thay đổi U
IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO 
1. La bàn tang
- Khung dây tròn có 3 đầu ra với các bó dây 100, 200, 300 vòng (1-2: 200 vòng, 2-3: 100 vòng, 1-3: 300 vòng)
- Kim nam châm gắn vuông góc với kim chỉ thị
- Hộp la bàn
2. Chiết áp điện tử
-Điện áp xoay chiều 6 – 12 V
-Điện áp ra một chiều 0 – 6 V, dòng cực đại 150 mA
V - TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
- Bố trí thí nghiệm như hình dưới:
- Điều chỉnh la bàn tang sao cho mặt thước đo góc thật sự nằm ngang, kim nam châm nằm trong mặt phẳng cuộn dây (chưa có dòng điện), khi đó kim chỉ thị chỉ số 00. Giữ nguyên vị trí la bàn trong suốt quá trình thí nghiệm.
- Mắc nối tiếp cuộn dây có N12=200 vòng của la bàn tang với ampe kế, rồi nối vào nguồn điện.
- Tăng U để kim chỉ =450 ghi giá trị I’(mA). Giảm U về 0.
- Đảo cực nối vào la bàn tang (đổi chiều I qua cuộn dây); tăng U để kim chỉ góc =450, ghi giá trị I’’(mA). Giảm U=0.
- Tính giá trị trung bình I = (I’ + I’’)/2 và 
BT= 4π.10-7NI/dtanb
- Lặp lại quá trình trên 2 lần. Tính giá trị trung bình BT; DBT
- Lặp lại các bước thí nghiệm với các cuộn dây: N13 = 300 vòng, N23 = 100 vòng
BÀI BÁO CÁO
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NẰM NGANG CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
Họ và tên :……………………………………; Lớp:………., ngày thực hành:………………
I. MỤC ĐÍCH
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
(Tóm tắt lý thuyết, vẽ hình, viết công thức).
II. KẾT QUẢ : 
- Tiến hành các bước thí nghiệm và điền vào các bảng sau:
Bảng 1:
N12 = 200
I’(mA)
I’’(mA)
ITB(mA)
BT (T)
DBT(T)
1
2
3
TB
Bảng 2:
N13 = 300
I’(mA)
I’’(mA)
ITB(mA)
BT (T)
DBT(T)
1
2
3
TB
Bảng 3:
N23 = 100
I’(mA)
I’’(mA)
ITB(mA)
BT (T)
DBT(T)
1
2
3
TB
( Tính các giá trị trung bình theo công thức sau:
	; )
- Nhận xét:
	+ So sánh kết quả ở ba bảng và rút ra kết luận.
III. TRẢ LỜI CÂU HỎI :
Câu 1: Tại sao dùng la bàn tang, ta không thể xác định thành phần thẳng đứng của từ trường Trái Đất?
Câu 2 : Có thể dùng nguồn điện xoay chiều để tạo từ trường của cuộn dây trong la bàn tang được không? Vì Sao?