nr ćwicz. 207	Data 17.03.2010r.	Olga Wolna Kinga Wysocka	Wydział Technologii Chemicznej	Semestr II	Grupa 6
prowadzący dr Mirosława Bertrandt	przygotowanie	wykonanie	Ocena

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia ziemskiego pola magnetycznego za pomocą busoli stycznych.

Na powierzchni Ziemi istnieje pole magnetyczne, którego rozkład jest określony w głównej mierze położeniem biegunów magnetycznych. Biegun północny magnetyczny leży na północ od Kanady, w przybliżeniu na szerokości 71o i długości zachodniej 96o, a biegun południowy znajduje się na Antarktydzie, na szerokości 72o i długości wschodniej 155o.

Linie sił pola magnetycznego nie są równoległe do południków geograficznych. Nie są one także równoległe do powierzchni Ziemi.

Pole magnetyczne Ziemi może zostać opisane za pomocą trzech elementów:

• Deklinacji - czyli kąta między składową poziomą indukcji magnetycznej pola ziemskiego a kierunkiem południka geograficznego w danym punkcie.

• Inklinacji - czyli kąta jaki tworzy z poziomem zawieszona swobodnie igła magnetyczna.

• Wartości składowej poziomej natężenia pola ziemskiego, którą aby obliczyć należy zmierzyć kąty wychylenia igły magnetycznej przy różnych natężeniach prądu oraz znać liczbę i promień zwojów. Do wyznaczania tej wartości służy równanie:

Następnie wartość H_z wyliczamy ze wzoru:

Igłą magnetyczną może być każde ciało ferromagnetyczne zawieszone lub podparte na pionowej osi. Jeżeli znajdzie się ona w zewnętrznym polu magnetycznym o indukcji B, wówczas działa na nią moment siły określony równaniem:

,

który powoduje obrót igły do położenia, w którym jest ona równoległa do wektora indukcji magnetycznej.

Opracowanie otrzymanych wyników.

Do obliczenia składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego wykorzystujemy następujący wzór:

n- liczba zwojów

I- natężenie prądu elektrycznego

r- promień zwoju

ctgφ- ctg kąta wychylenia igły magnetycznej

2r = 250 mm ± 1mm =0,001m

Błąd odczytu wychylenia igły magnetycznej ± 1∼0.017453 radiana

Błąd pomiaru natężenia prądu: ±0,002 A

Przykładowe obliczenia:

H_z= $\frac{40*0,03}{0,25}*ctg\ 6$= 45,66912 A/m

H_z= $\frac{36*0,03}{0,25}*ctg\ 9$=27,275616 A/m

H_z= $\frac{24*0,03}{0,25}*ctg\ 4$=41,186016 A/m

Średnia składowa poziomej natężenia ziemskiego pola magnetycznego wynosi : 92,25663 A/m

Odchylenie standardowe poziomej natężenia ziemskiego pola magnetycznego wynosi:

95,44395585 A/m

Obliczenie błędu poziomej natężenia ziemskiego pola magnetycznego za pomocą metody różniczki logarytmicznej:

Przykładowe obliczenia:

δH_z= 40*[$\ \frac{3,7321}{0,25}*0,002 + \frac{3,7321*0,1}{0,0625}*0,001 + \frac{0,1*0,017453}{0,25*0,06698}\ $]= 40* 0,14005= 5,6025

Liczba uzwojeń	Natężenie [mA]	Kierunek prądu	Wychylenie kąta []	Hz [A/m]	Hz
40	30	-	6	45,67	10,87
40	30	+	5	54,86	14,90
40	70	-	10	63,52	8,56
40	70	+	11	57,62	7,25
40	100	-	15	59,71	5,61
40	100	+	21	41,68	3,18
36	30	-	9	27,28	5,01
36	30	+	2	123,71	70,65
36	70	-	14	40,43	4,33
36	70	+	5	115,22	26,89
36	100	-	20	39,56	3,10
36	100	+	10	81,67	10,30
24	30	-	1	82,47	47,10
24	30	+	4	41,19	10,66
24	70	-	13	29,11	4,32
24	70	+	2	192,43	102,26
24	100	-	15	35,83	3,37
24	100	+	3	183,18	65,66
16	30	-	7	15,64	3,37
16	30	+	3	36,64	14,84
16	70	-	9	28,29	4,12
16	70	+	2	128,29	68,38
16	100	-	11	32,93	3,86
16	100	+	2	­183,27	96,11
12	30	-	5	16,46	1,86
12	30	+	2	41,24	23,55
12	70	-	6	31,97	6,36
12	70	+	2	96,22	51,28
12	100	-	8	34,15	5,15
12	100	+	2	137,45	72,08

Wnioski:

W doświadczeniu można zauważyć, że wraz ze wzrostem kąta wychylenia zmniejsza się wyraźnie błąd pomiaru Hz. Mimo takiego samego natężenia prądu wychylenie kąta przy różnych kierunkach prądu jest różne.