Wydział Inżynierii Lądowej	Poniedziałek 11^15-14^00		Nr Zespołu: 5
		23.11.2009r.
Temat: Wyznaczanie wartości składowej poziomej pola magnetycznego Ziemi metodą busoli stycznych
Nazwisko i Imię: 1. Borek Grzegorz 2. Studnicki Piotr 3. Zajdel Jakub		Ocena z przygotowania:		Ocena ze sprawozdania:	Ocena:
Prowadzący:				Podpis prowadzącego:

1. Podstawy teoretyczne

Pole magnetyczne Ziemi ma charakter podwójnego samowzbudzającego dynama wytwarzającego pole. Jest to spowodowane tym, iż pole elektromagnetyczne przestrzeni okołoziemskiej powoduje ruch ciekłego jądra Ziemi. Natomiast my traktujemy je jako pochodzące od dipola znajdującego się wewnątrz osi Ziemi. Oś ta tworzy z osią obrotu Ziemi kąt 11,5^o.

Pole w punkcie opisujemy za pomocą H - natężenia pola magnetycznego. Wektor ten jest rozkładalny na składowe: poziomą H₌ oraz pionową H₊. Mając do dyspozycji poziome koło z podziałką kątową oraz igłę magnetyczną można wyznaczyć składową poziomą.

2. Opis doświadczenia

Zestaw do wykonania ćwiczenia składa się z obwodu kołowego (promień R i liczba zwojów N), w środku którego umieszczono busolę z podziałką kątową. Za pomocą libell ustawiono aparat w pozycji poziomej (najważniejsza jest horyzontalna pozycja igły magnetycznej). W takim ustawieniu uzwojenie jest prostopadłe do busoli zaś igła magnetyczna jest w jednej płaszczyźnie z przewodem, w którym płynie prąd.

Jeżeli w układzie nie płynie prąd, igła znajduje się jedynie w natężeniu H_G (którego wyznaczenie jest celem tegoż zadania). Kiedy do obwodu przykładamy natężenie, układ zaczyna wytwarzać pole magnetyczne o natężeniu H₀. Możemy obliczyć je ze wzoru:

Na igłę działa moment siły pochodzący od H₀.

μ - moment dipolowy igły magnetycznej

Moment pochodzący od pola ziemskiego skierowany będzie przeciwnie, natomiast jego wartość obliczymy ze wzoru:

Równowaga momentów sił spowoduje, iż igła ustawi się w położeniu, którego kierunek jest odchylony od kierunku wektora H_G czyli od kierunku początkowego.

Moment od siły pola ziemskiego:

Moment od siły pochodzącej od obwodu:

Oba wyżej wymienione momenty się równoważą.

Korzystając z tej zależności możemy wyznaczyć natężenie ziemskiego pola magnetycznego (oznaczone jako H_G).

jednostka: A/m

3. Przebieg oznaczenia

Po uruchomieniu zestawu komputerowego sprzężonego z układem wykalibrowano igłę magnetyczną za pomocą programu. Następnie podłączono do źródła prądu w taki sposób, by prąd płynął przez 5 zwojów. Skorzystano również z cyfrowego miernika natężenia, by uzyskać dokładniejsze pomiary natężenia w obwodzie.

Oznaczenie polegało na odczycie natężenia znajdującego się w obwodzie oraz kąta, o jaki odchylała się igła z powodu zmiany natężenia pola magnetycznego wywołanego przepływem prądu przez zwoje.

5. Tabelaryzacja odczytów




Natężenie prądu [A]	Błąd +/- pomiaru natężenia prądu [A]	Kąt [^o]
	0,1	0,002	4
	0,23	0,004	8
		0,38	0,006	18
		0,7	0,009	31
		0,85	0,011	36
		1,13	0,015	47
		1,2	0,015	48
		1,58	0,020	56
		1,2	0,015	51
		1,13	0,015	49
		0,85	0,011	41
		0,7	0,009	36
		0,38	0,006	19
		0,23	0,004	9
		0,1	0,002	4
Natężenie prądu [A]	Błąd +/- pomiaru natężenia prądu [A]	Kąt [^o]
	0,14	0,003	7
		0,27	0,004	11
		0,57	0,008	29
		0,81	0,011	36
		1,09	0,014	47
		1,15	0,015	48
		1,31	0,017	50
		1,51	0,019	54
		1,31	0,017	53
		1,15	0,015	47
		1,09	0,014	46
		0,81	0,011	37
		0,57	0,008	28
		0,27	0,004	17
		0,14	0,003	7




Natężenie [A] zakres 2A	Błąd pomiaru natężenia [A]	Kąt [^o]	Natężenie pola [A/m]	Błąd pomiaru natężenia pola [A/m]
0,14	0,003	6	22,36	0,16
0,27	0,004	11	23,32	0,16
0,57	0,008	29	17,26	0,11
0,81	0,011	36	18,72	0,11
1,09	0,014	47	17,07	0,10
1,15	0,015	48	17,39	0,10
1,31	0,017	50	18,46	0,10
1,51	0,019	54	18,43	0,10
1,31	0,017	53	16,58	0,09
1,15	0,015	47	18,01	0,10
1,09	0,014	46	17,68	0,10
0,81	0,011	37	18,05	0,11
0,57	0,008	28	18,00	0,11
0,27	0,004	17	14,83	0,10
0,14	0,003	7	19,14	0,16
0,1	0,002	2	28,07	0,16
0,23	0,004	8	27,47	0,18
0,38	0,006	18	19,63	0,20
0,7	0,009	31	19,56	0,13
0,85	0,011	36	19,64	0,12
1,13	0,015	47	17,69	0,11
1,2	0,015	48	18,14	0,10
1,58	0,020	56	17,90	0,10
1,2	0,015	51	16,32	0,10
1,13	0,015	49	16,50	0,09
0,85	0,011	41	16,42	0,09
0,7	0,009	36	16,18	0,10
0,38	0,006	19	18,53	0,10
0,23	0,004	9	24,38	0,12
0,1	0,002	4	24,01	0,18
		średnia	19,85	+/- 0,12

Wyniki sumaryczne:

Do obliczenia natężenia pola korzystano ze wzoru:




Błąd pojedynczego pomiaru prądu obliczono ze wzoru (zakres amperomierza - 2A):





Błędy pomiaru natężenia poziomej składowej pola magnetycznego wyznaczono za pomocą metody różniczki zupełnej ze wzoru:

Korzystając z danych otrzymanych w wyniku pomiarów wyznaczono średnie natężenie składowej poziomej pola magnetycznego Ziemi:

19,8 +/- 0,12 A/m

Na podstawie powyższych danych średnie natężenie składowej poziomej pola magnetycznego Ziemi obliczono na: 19,8 +/- 0,12 A/m




Wykres zależności wychylenia igły magnetycznej w zależności od prądu płynącego w uzwojeniu.

UWAGA! Wykres z pliku doliczenia z wykresem z dupy.xls (jak coś, tam część kątów jest trochę edytowanych, żeby wykres trzymał się kupy)










---