Cel wiczenia
Celem wiczenia było zapoznanie si z działaniem busoli stycznych oraz wyznaczenie za jej pomoc
składowej poziomej nat enia ziemskiego pola magnetycznego.
Układ i metody pomiarowe
Przy wykonywaniu wiczenia korzystali my z układu pomiarowego, który składał si z regulowanego
zasilacza pr du, amperomierza oraz busoli stycznych. Układ prezentuje poni szy schemat:
gdzie:
Hz  pole magnetyczne Ziemi
Hb  pole magnetyczne cewki
Hw  pole magnetyczne wypadkowe
Aby wyznaczy poziom składow nat enia pola ziemskiego zmieniano nat enie pr du, notuj c jego
warto ci dla wychyle igÅ‚y magnetycznej z zakresu 0÷70Ú stopni co 5Ú. Nast pnie korzystaj c ze wzoru:
Ic n
H = , który po odpowiednich przekształceniach okazuje si by zale no liniow y = ax + b,
z
2r Å"tgÄ…
n
gdzie y = tg , a = , x = Ic. Wykre lono t zale no , a nast pnie z regresji liniowej obliczono Hz.
H Å" 2r
z
Pomiary i obliczenia
Pomiary zostały dokonane przy pomocy przyrz dów: Zasilacz Stabilizowany ZSC 05012 oraz
Multimetru MASTER M890G. Jako, e odczytywali my tylko nat enie pr du płyn cego w obwodzie, do
oblicze b dzie nam potrzebna dokładno pomiaru w/w Multimetru na zakresie 200 mA dla pr du stałego.
Dokładno ta wynosi:
Ä… 1,2 % rdg + 1 dgt , gdzie dgt  cyfra , rdg  warto pomiaru
Parametry charakteryzuj ce busol stycznych: liczba zwoi  200, rednica cewki  0,134 m.
Pierwsza seria pomiarów była niezadowalaj ca, nie było wida symetrii przy wychyleniu igły busoli w
zale no ci od tego, w któr stron płyn ł pr d. Oznacza to, e oprócz pola magnetycznego Ziemi na busol
wpływało jakie inne lokalne pole magnetyczne. Pomiary zostały powtórzone w innym miejscu na blacie stołu.
Zabieg ten jednak nieznacznie wpłyn ł na otrzymane wyniki (były one bardzo zbli one do tych otrzymanych
poprzednio). Postanowiono nie podejmowa trzeciej serii pomiarów, tylko opracowa do tej pory otrzymane
warto ci. Zostały one zaprezentowane w tabelach:

Tabela 1. Pomiary
Hz
Lp. [°] [°] tg Ic [mA] Ic [A] Ic [mA] Ic [A]
[A/m]
1 5 0,08749 0,5 0,0005 0,0140 0,0000140
2 10 0,17633 1,1 0,0011 0,0188 0,0000188
3 15 0,26795 1,9 0,0019 0,0252 0,0000252
4 20 0,36397 2,7 0,0027 0,0316 0,0000316
5 25 0,46631 3,7 0,0037 0,0396 0,0000396
6 30 0,57735 4,9 0,0049 0,0492 0,0000492
7 35 0,70021 6,1 0,0061 0,0588 0,0000588
18,889
1
Ä… 0,464
8 40 0,83910 7,8 0,0078 0,0724 0,0000724
9 45 1,00000 10 0,0100 0,0900 0,0000900
10 50 1,19175 12,5 0,0125 0,1100 0,0001100
11 55 1,42815 15,5 0,0155 0,1340 0,0001340
12 60 1,73205 19,9 0,0199 0,1692 0,0001692
13 65 2,14451 25,6 0,0256 0,2148 0,0002148
14 70 2,74748 34,2 0,0342 0,2836 0,0002836
Oraz po zmianie kierunku pr du:
Tabela 2. Pomiary po zmianie kierunku pr du
Hz
Lp. [°] [°] tg Ic [mA] Ic [A] Ic [mA] Ic [A]
[A/m]
1 5 0,08749 0,0007 0,0156 0,0000156
0,7
2 10 0,17633 0,0014 0,0212 0,0000212
1,4
3 15 0,26795 0,0019 0,0252 0,0000252
1,9
4 20 0,36397 0,0027 0,0316 0,0000316
2,7
5 25 0,46631 0,0035 0,0380 0,0000380
3,5
6 30 0,57735 0,0044 0,0452 0,0000452
4,4
7 35 0,70021 0,0055 0,0540 0,0000540
5,5 14,568
1
Ä… 0,245
8 40 0,83910 0,0067 0,0636 0,0000636
6,7
9 45 1,00000 0,0085 0,0780 0,0000780
8,5
10 50 1,19175 0,0104 0,0932 0,0000932
10,4
11 55 1,42815 0,0129 0,1132 0,0001132
12,9
12 60 1,73205 0,0163 0,1404 0,0001404
16,3
13 65 2,14451 0,0200 0,1700 0,0001700
20,0
14 70 2,74748 0,0266 0,2228 0,0002228
26,6
Wzory i przykładowe obliczenia
Przykładowe obliczenia zostały wykonane dla pomiaru nr 1 z tabeli pomiarowej nr 1.
"I = 0,8% Å"0,0005 + 0,01 = 0,0000140 A
c
Warto odczytujemy z linii regresji naniesionej na wykres zale no ci tg =f(Ic) dla danych z tabeli nr 1.
Wykres ten jest zamieszczony w dalszej cz ci sprawozdania.
n 200 A
H = = H" 18,889
z
2r Å" a 0,134Å"79,019 m
Warto została otrzymana przy pomocy programu Regresja.pas. Natomiast Hz z ró niczki
całkowitej:
"H n
200 A
z
"H = Å""a = Å""a
= Å"1,941 = 0,463968 H" 0,464
z
"a 2r Å"a2 0,134Å"79,0192 m

3,0
2,5
y = 79,019x + 0,1436
R2 = 0,9922
2,0
1,5
tg
1,0
0,5
0,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035
Ic [A]
Zale no tg = f(Ic) dla danych z tabeli nr 1

3,0
2,5
y = 102,59x + 0,0839
R2 = 0,9963
2,0
tg 1,5
1,0
0,5
0,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030
Ic [A]
Zale no tg = f(Ic) dla danych z tabeli nr 2

Wnioski ko cowe
Pomimo faktu, e w miejscu w którym pomiary zostały wykonane, igła busoli nie wychylała si
symetrycznie otrzymano nast puj ce wyniki:
- dla wychylenia igły busoli na lewo od kierunku północnego:
Hz= 18,889 Ä… 0,464 A/m
- dla wychylenia igły busoli na prawo od kierunku północnego:
Hz= 14,568 Ä… 0,245 A/m
Na ró nice miało wpływ, jak zauwa ono ju wcze niej, lokalne pole magnetyczne. Mogło ono by
wywołane przez przedmioty u ytku codziennego wytworzone z ferromagnetyków, jak równie poprzez
wykonywane na innych stanowiskach wiczenia zwi zane z magnetyzmem.
Mimo to wyniki nie odbiegaj znacz co od warto ci ziemskiego nat enia pola, które w Polsce waha si
od 15 - 20 A/m, co prezentuje poni szy rysunek1:
Wynika z niego jasno, e nie ma podstaw do odrzucenia wy szego z otrzymanych wyników.
Zastanawialiby my si jednak nad słuszno ci ni szego. Korzystaj c jednak z innych ródeł dowiemy si , e
nat enia pola ziemskiego systematycznie spada, a wi c jego składowe równie . W naszym przypadku bł d
bezwzgl dny przekracza niewiele ponad 3%. Jest to warto na tyle niewielka, e maj c na uwadze w/w fakt
spadku nat enia pola ziemskiego (w naszym przypadku na przestrzeni 4 lat: 2006-2010), ni szy z wyników
mo na równie uzna za poprawny. Prawdopodobnie jest on nawet bli szy rzeczywistej składowej nat enia
pola Ziemi we Wrocławiu, poniewa charakteryzuj si mniejszymi niepewno ciami.


Rysunek pochodzi z instrukcji laboratoryjnej Politechniki Warszawskiej z 2006 roku do w. o takim samym
tytule, jak to przez nas wykonywane.