Rok akademicki 1994/95 |
Laboratorium z fizyki |
|||
Nr ćwiczenia: 27 |
Pomiar natężenia pola magnetycznego Ziemi |
|||
Wydział: Elektronika Kierunek: El. i telek. Grupa: III |
Paweł Kordowiecki
|
|||
Data wykonania 04.01.1994 rok |
Ocena |
Data zaliczenia |
Podpis |
|
|
T |
|
|
|
|
S |
|
|
|
1. Zasada pomiaru
Igłę kompasu ustawiamy w środku przewodnika kołowego, którego płaszczyznę ustawiamy zgodnie z kierunkiem wskazywanym przez igłę magnetyczną (czyli ustawiamy go w płaszczyźnie południka magnetycznego). Jeżeli przez przewodnik przepuścimy prąd, to na igłę kompasu, oprócz składowej poziomej Hz pola magnetycznego Ziemi, będzie jeszcze działało pole magnetyczne przewodnika (wektor H natężenia pola magnetycznego przewodnika kołowego jest prostopadły do płaszczyzny tego przewodnika), wskutek tego igła magnetyczna ustawi się w kierunku zgodnym z kierunkiem wypadkowej obu pól magnetycznych. Natężenie pola magnetycznego zwojnicy, składającej się z n ciasno nawiniętych zwoi, możemy obliczyć ze wzoru:
przy czym: I - natężenie prądu w przewodniku; r - promień koła; n - ilość zwoi
Znając natężenie h pola magnetycznego i kąt α, o jaki igła wychyli się z płaszczyzny przewodnika, możemy obliczyć składową poziomą Hz pola magnetycznego Ziemi.
2. Schemat układu pomiarowego
3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów
Błąd pomiaru promienia Δr = 0.005 [m]
Błąd odczytu kąta α Δα = 10 = 0.01745 [rad]
Błąd odczytu amperomierza ΔI = 3.75*10-3 (K=0.5, Z=0.75A)
4. Tabele pomiarowe
A [I] |
αl |
αp |
αśr |
tgα |
n |
r [m] |
Hz A/m |
Hz - Hz A/m |
0.2 |
30 |
30 |
30.0 |
0.58 |
10 |
0.16 |
10.78 |
1.49 |
0.3 |
35 |
40 |
37.5 |
0.77 |
10 |
0.16 |
12.18 |
0.09 |
0.4 |
45 |
50 |
47.5 |
1.09 |
10 |
0.16 |
11.47 |
0.80 |
0.5 |
50 |
55 |
52.5 |
1.30 |
10 |
0.16 |
12.02 |
0.25 |
0.2 |
43 |
47 |
45.0 |
1.00 |
20 |
0.16 |
12.50 |
-0.23 |
0.3 |
53 |
57 |
55.0 |
1.43 |
20 |
0.16 |
13.11 |
-0.84 |
0.4 |
63 |
65 |
64.0 |
2.05 |
20 |
0.16 |
12.20 |
0.07 |
0.5 |
66 |
70 |
68.0 |
2.48 |
20 |
0.16 |
12.60 |
-0.33 |
0.2 |
50 |
54 |
52.0 |
1.28 |
25 |
0.16 |
12.21 |
0.06 |
0.3 |
60 |
64 |
62.0 |
1.88 |
25 |
0.16 |
12.47 |
-0.20 |
0.4 |
65 |
70 |
67.5 |
2.41 |
25 |
0.16 |
13.00 |
-0.78 |
0.5 |
70 |
74 |
72.0 |
3.08 |
25 |
0.16 |
12.68 |
-0.41 |
x |
12.27 |
5.54 |
||||||
5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej
Średni kąt α obliczono ze wzoru:
Przykładowe obliczenie dane zawarte w tabeli poz.1
Natężenie pola magnetycznego Ziemi obliczono ze wzoru:
Przykład dla danych zawartych w tabeli poz.1
6. Rachunek błędów
Błąd natężenia pola magnetycznego Ziemi obliczono metodą różniczki logarytmicznej
ln Hz = ln I + ln n - ln 2 - ln r - ln tgα
Przykładowe obliczenie dla danych zawartych w tabeli poz.1
7. Zestawienie wyników pomiarów
Natężenie pola magnetycznego Ziemi wynosi:
Hz = Hz ± ΔHzmax
Hz = (12.27 ± 1.13) [A/m]
8. Uwagi i wnioski
Błąd pomiaru wynikał w dużym stopniu z ułomności obserwatora przy odczycie kąta wychylenia igły magnetycznej. Błąd mógł także wyniknąć z niedokładności ustawienia zasilacza, którego regulacja była skokowa i w niektórych przypadkach nie można było ustawić odpowiedniej wartości. W kilka sekund po ustawieniu żądane wartości, amperomierz pokazywał pewne odchylenie.
B
P
mA
R