Wydział EAIiE	Filip Balicki^™ Adam Borejczuk^™		Rok I	Grupa I	Zespół 11
Pracownia Fizyczna	Temat: Busola Stycznych				Nr ćwiczenia 2
Data wykonania 03.o3.00	Data oddania 06.03.00	Zwrot do poprawy	Data oddania 13.03.00	Data zaliczenia	Ocena

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 41

BUSOLA STYCZNYCH

Cel ćwiczenia:

Naszym zadaniem było wyznaczenie składowej poziomej ziemskiego pola magnetycznego. W tym celu musieliśmy zapoznać się z budową i działaniem busoli stycznych.

Busola stycznych składa się z solenoidu oraz igły magnetycznej umieszczonej w centrum cewki kołowej.

Zasada działania:

Pod wpływem płynącego prądu w cewce wokół zwojów, wytwarza się pole magnetyczne. Chcąc zmierzyć jego wartość w centrum busoli, korzystamy ze wzoru Biota-Savarta.

μ₀ = 4Π*10^-7 Vs/Am

I - natężenie prądu

R - wektor łączący element dl i punkt, w którym obliczamy pole.

Zgodnie z własnościami iloczynu wektorowego, kierunek wektora dB jest prostopadły do płaszczyzny wektorów dl oraz R. W tym przypadku wektor dl jest prostopadły do wektora R, a więc iloczyn wektorowy dl×R zastąpić można zwykłym iloczynem Rdl. Sumowanie przyczynków dl sprowadza się do sumowania elementów długości dl, co stanowi obwód cewki dany wzorem 2ΠR.

Ostatecznie dla środka cewki kołowej, złożonej z n zwojów, wartość indukcji pola magnetycznego wynosi

Pole magnetyczne działa na igłę magnetyczną, która jest tak przytwierdzona, by mogła się obracać tylko w poziomie. Wokół igły jest skala kątowa na której odczytujemy wychylenie igły.

Ćwiczenie rozpoczynamy od wypoziomowania busoli, oraz ustawienia jej tak, by igła pokrywała się z płaszczyzną południka ziemskiego. Następnie zestawiamy obwód elektryczny według schematu, oraz mierzymy obwód cewki. Dla każdej liczby zwojów (4,16,40) wykonujemy pomiary natężenia prądu przy wychyleniu igły o kolejno 30, 40, 50, i 60 stopni w obie strony.

Tangens kąta między igłą magnetyczną a południkiem wyraża się poprzez stosunek B/B₀ gdzie:

B - długość wektora indukcji pola magnetycznego cewki

B₀ - szukana wartość poziomej składowej wektora indukcji ziemskiego pola magnetycznego

Podstawiając tą zależność do wyżej wymienionego wzoru na B otrzymamy:

Błędy:

Oczywiście, jak każdy pomiar i ten będzie obarczony pewnym błędem. Ponieważ wielkość B₀ nie jest bezpośrednio mierzona, lecz otrzymujemy ją z obliczeń, skorzystamy z zasady przenoszenia błędów, która mówi, że każdy otrzymany wynik jest obarczony standardowym błędem wyliczanym ze wzoru

B₀ jest zależne od trzech wielkości obarczonych następującymi błędami:

R ΔR = 0,001

α Δα = 1/360

I ΔI = zakres amperomierza/75 (podziałka)

Po obliczeniu pochodnych cząstkowych otrzymujemy

Błąd średniej w przypadku wyliczania błędu metodą przenoszenia jest równy średniej geometrycznej błędów.

Wyniki pomiarów

Przedstawia poniższa tabela:

Liczba zwojów	Prąd [A]	Kąt [ st]	Prąd przeciwny [A ]	Średni Prąd [A]	Zakres miernika [A]	B [μT]	Błąd
4	0,64	30	0,65	0,65	0,75	21,4307	0,3481
4	0,96	40	0,96	0,96	1,50	22,1184	0,4767
4	1,36	50	1,35	1,36	1,50	22,0622	0,3787
4	1,94	60	1,94	1,94	3,00	21,6540	0,6164
16	0,17	30	0,17	0,17	0,30	22,7702	0,5450
16	0,25	40	0,25	0,25	0,75	22,5792	0,9302
16	0,34	50	0,35	0,35	0,75	22,0622	0,6787
16	0,50	60	0,48	0,49	0,75	22,3237	0,6194
40	0,06	30	0,06	0,06	0,08	21,4307	0,3473
40	0,10	40	0,09	0,10	0,15	22,1184	0,4764
40	0,13	50	0,13	0,13	0,15	21,7378	0,3761
40	0,19	60	0,20	0,19	0,30	21,4307	0,6156

Z otrzymanych wyników możemy wyliczyć średnią wartość składowej poziomej ziemskiego pola magnetycznego wraz z odchyłką.

B_śr = 21,9765 ± 1,9335 [μT]

---