Wydział EAiE	Nazwiska: 1. Szeliga Tomasz 2. Rozlach Dariusz		Rok I		Grupa 4		Zespół 1
Pracownia fizyczna I	Temat: Wyznaczanie składowej poziomej indukcji pola magnetycznego Ziemi przy pomocy busoli stycznych						Nr ćwiczenia. 23
Data wykonania 23.02.2000	Data oddania	Zwrot do poprawy		Data oddania		Data zaliczenia	Ocena

1. Wprowadzenie teoretyczne

Polem magnetycznym nazywamy przestrzeń otaczającą magnes, albo przewodnik z prądem. Ziemia także posiada swoje pole magnetyczne, którego źródłem są potężne prądy elektryczne powstające w jądrze Ziemi. Pole magnetyczne Ziemi można porównać do pola magnetycznego wytwarzanego przez magnes sztabkowy, przy czym biegun północny Ziemi znajduje się na półkuli południowej, a południowy na półkuli północnej. Podstawową wielkością fizyczną opisującą pole magnetyczne jest wektor indukcji magnetycznej B.

Definicja wektora indukcji: jeżeli dodatni ładunek próbny q₀ porusza się w stronę punktu P z prędkością v i jeżeli na ten ładunek działa odchylająca siła F to w punkcie P istnieje pole magnetyczne o indukcji B, gdzie B jest wektorem określonym jako:

Z kolei natężenie pola magnetycznego H wyraża się wzorem:

gdzie M - magnetyczny moment materiału rdzenia

Najprostszym układem magnetycznym jest dipol magnetyczny charakteryzujący się magnetycznym momentem dipolowym μ. Magnetyczny moment dipolowy można wyznaczyć umieszczając dipol w zewnętrznym polu magnetycznym B i mierzą działający na niego moment skręcający τ, gdzie

lub też zmierzyć wielkość wytwarzanego przez dipol pola magnetycznego B w punkcie położonym na osi dipola w odległości r (dużej) od jego środka i obliczyć μ z wyrażenia:

Jednostki:

1T -jednostka indukcji magnetycznej B

1A/m - jednostka natężenia pola magnetycznego B

1A - jednostka natężenia prądu elektrycznego

Prawa i zasady:

- Prawo Biota-Savarta

Służy do wyznaczenia pola magnetycznego wytwarzanego przez dowolny cienki przewód, w którym płynie prąd.

Wzory:

- pole magnetyczne w środku pętli z prądem:

gdzie: I - natężenie prądu przepływającego przez pętlę

R - promień pętli

Gdy mamy n pętli:

- moment skręcający działający na dipol magnetyczny znajdujący się w polu magnetycznym:

2. Opis ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wprowadzenie składowej poziomej indukcji ziemskiego pola magnetycznego przy pomocy busoli stycznych. W konstrukcji busoli sztywnych wykorzystano oddziaływanie pola magnetycznego wytworzonego przez cewką z płynącym prądem z igłą magnetyczną. Dodanie do ziemskiego pola magnetycznego pola wytworzonego przez (pętlę) z płynącym prądem, którego wartość, kierunek i zwrot jest ściśle określony regułą Biota-Savarta spowoduje odchylenie się igły od kierunku północy magnetycznej o pewien kąt α

Wartość składowej poziomej wektora indukcji ziemskiego pola magnetycznego zależy więc jednoznacznie od wartości tego kąta α i wartości indukcji pola wytworzonego przez pętlę z płynącym prądem. Łatwo bowiem zauważyć, że:

Wzór ten pozwala obliczyć wartość składowej poziomej ziemskiego pola magnetycznego. Celem zwiększenia dokładności wykonuje się dwa pomiary kąta α dla przeciwnych kierunków prądu.

3. Pomiary:

Lp	Ilość zwojów	Prąd	Wychylenie [°]			Bp
		N	[mA]	w lewo	w prawo	średnia	[mT]
1	40
2	40
3	40
4	24
5	24
6	24
7	16
8	16
9	16
10	12
11	12
12	12

0

3

---