Rok 2013/2014	LABORATORIUM FIZYKI
Nr ćwiczenia: 07	Pomiar natężenia pola magnetycznego Ziemi
WEII Informatyka I	xxx
14.12.2013	Ocena:
Godzina 9.15, piątek	Teoria:
	Praktyka:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie indukcji Ziemskiego pola magnetycznego.
W tym celu należy posłużyć się cewkami Helmholtza, sondą Halla zmierzyć natężenie pola magnetycznego przy odpowiednim natężeniu prądu cewek.
Następnie po usunięciu sondy włożyć kompas z igłą w celu zbadania zmiany natężenia pola ze względu na prąd płynący w obwodzie do układu bez natężenia prądu przy standardowym polu magnetycznym Ziemi.

1. Schemat

Rysunek 1- Schemat kompasu do wykonania ćwiczenia.

1. Teoretyczny opis

Cewki Helmholtza połączone są szeregowo i przez opornicę podłączone są do zasilacza prądu stałego oraz uniwersalnego multimetru cyfrowego.
Sondę Halla umieszcza się w osi cewek, tak aby jej koniec znajdował się pośrodku układu Helmholtza. Zmieniając wartość prądu I_H w zakresie 0,150 – 1,5A z krokiem 0,2A zmierzyć indukcję I_H^h (mT). Następnie wyznacza się zależność kąta odchylenia α igły magnetycznej od kierunku północ- południe w funkcji natężenia prądu płynącego przez cewki Helmholtza.
Usuwa się sondę Halla, a w jej miejsce wstawia się igłę magnetyczną, tak zmieniając położenie pary cewek, aby ich oś była dokładnie prostopadłą do kierunku północ- południe.
Następnie ustawia się prąd I_H na poziomie około 30mA zmieniając w odpowiedni sposób położenie suwaka opornicy. Wychylenie igły magnetycznej przy zmianie kierunku prądu powinno być jednakowe ( α₁ =  α_p). Zmieniając natężenie prądu w zakresie 10 do 60 mA z krokiem około 5mA mierzy się odchylenie igły magnetycznej α.

1. Wykres

1. Tabelki

IH[mA]	150	300	450	600	750	900	1050	1200	1350	1500
BH^h[mT]	0,10	0,19	0,28	0,39	0,49	0,59	0,70	0,80	0,90	1,00

Tabela1. Zależność indukcji magnetycznej od natężenia prądu cewek Helmholtza

IH[mA]	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55
α[]	20	26	34	40	44	48	52	54	58	60
tanα	0,36	0,48	0,67	0,83	0,96	1,11	1,27	1,37	1,6	1,42
BH^h = K *  IH [μT]	0,007	0,01	0,014	0,018	0,021	0,025	0,028	0,032	0,035	0,039

Tabela 2.

BZ^h[mT]	0,012	0,021	0,021	0,021	0,021	0,022	0,022	0,023	0,021	0,027
BZ^V	0,022	0,039	0,039	0,039	0,039	0,041	0,041	0,043	0,039	0,050
BZ	0,025	0,044	0,044	0,044	0,044	0,046	0,046	0,048	0,044	0,056

Tabela 3.

1. Przykładowe obliczenia

$${K = 0,0007x}{B = K*\ I_{H}}{\vartheta = 62}{\tan{62 = 1,88}}{\frac{B_{H}^{h}}{B_{Z}^{h}} = \tan\alpha}{B_{Z}^{V} = B_{Z}^{h}*\ \tan\vartheta}{B_{Z} = \sqrt{\left( B_{Z}^{V} \right)^{2} + \ \left( B_{Z}^{h} \right)^{2}}}$$

1. Przykładowe obliczenia dla wartości

ϑ = 62

1. Wnioski
   Trzeba uwzględnić to iż:
   1. Występują konstrukcje metalowe, które oddziałują z polem magnetycznym Ziemi i cewek diametralnie zmieniając pomierzone wartości.
   2. Obecność urządzeń elektronicznych mających własne pole magnetyczne.
   3. Tarcie igły kompasu o stojak
   4. Wahania względnej przenikalności magnetycznej materiału w zależności od czynników systematycznych.