Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego, 207m


Nr ćw.

207

Data

Wydział

Budowy Maszyn

Semestr II

Grupa

Prowadząca

Przygotowanie

Wykonanie

Ocena

Temat: Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego za pomocą busoli stycznych

1. Pole magnetyczne Ziemi

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 71 i długości zachodniej 96, a biegun południowy znajduje się na Antarktydzie, na szerokości 72 i długości wschodniej 155. Linie sił pola magnetycznego nie są równoległe do południków geograficznych. Nie są one także równoległe do powierzchni Ziemi. Do opisu pola magnetycznego Ziemi potrzebne są trzy zasadnicze jego elementy: deklinacja, inklinacja oraz wartość składowej poziomej natężenia pola ziemskiego.
Deklinacją nazywamy kąt między składową poziomą indukcji magnetycznej pola ziemskiego a kierunkiem południka geograficznego w danym punkcie. Inklinacją nazywamy kat, jaki tworzy z poziomem zawieszona swobodnie igła magnetyczna. Igłą magnetyczną może być każde ciało ferromagnetyczne zawieszone lub podparte na pionowej osi.
Namagnesowana igła posiada makroskopowy moment magnetyczny, który oznaczamy przez 0x01 graphic
. Jeżeli znajdzie się ona w zewnętrznym polu magnetycznym o indukcji B, wówczas działa na nią moment siły 0x01 graphic
określony równaniem:

0x01 graphic
,

który powoduje obrót igły do położenia, w którym jest ona równoległa do wektora indukcji magnetycznej. Tak więc, w położeniu równowagi kierunek igły magnetycznej pokrywa się z kierunkiem pola magnetycznego.

2. Zasada pomiaru

Przyrządem umożliwiającym wyznaczenie składowej poziomej natężenia pola magnetyczne-go Ziemi jest busola stycznych. Składa się ona z szeregu (n) kolistych uzwojeń o promieniu r, przez które płynie prąd o natężeniu I oraz umieszczonej w środku igły magnetycznej mogące poru-szać się tylko w płaszczyżnie poziomej. Na igłę działa więc tylko składowa pozioma pola ziem-skiego HZ. Busolę ustawiamy tak, aby kierunek pola magnetycznego Ziemi leżał w płaszczyźnie zwojów, gdy przez busolę nie płynie prąd. Jeżeli teraz przez uzwojenie popłynie prąd o natężeniu I, to wytworzy on w środku busoli pole magnetyczne o natężeniu:

0x01 graphic

prostopadle do płaszczyzny uzwojeń. Igła ustawi się w kierunku wypadkowego pola magnetycznego odchylając się o kąt 0x01 graphic
od położenia pierwotnego. Z poniższego rysunku widać, że

0x01 graphic

Z ostatniego równania można wyliczyć 0x01 graphic
:

0x01 graphic
(1)

0x01 graphic

W celu wyznaczenia składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi należy znać liczbę i promień zwojów oraz zmierzyć kąty wychylenia igły przy różnych wychyleniach prądu. Dołączając obwód zasilający do różnych odczepów możemy zmieniać liczbę zwojów wytwarzających pole magnetyczne.

3. Pomiary i obliczenia

średnica uzwojeń

Średnica zwojów D=250 [mm],
błąd pomiaru średnicy zwojów: D=1 [mm].

wychylenie igły (dla dwóch przeciwnych kierunków płynącego prądu) []

prąd I

4 zwoje

16 zwojów

40 zwojów

[mA]

20

2

2

7

6

16

15

40

3

3

13

13

28

27

60

5

5

18

18

37

36

80

6

6

23

23

44

44

100

8

8

28

28

51

51

Błąd odczytu kąta wychylenia igły magnetycznej: =1=0,017453 [rad].

Błąd pomiaru natężenia prądu: I=2 [mA]

Po obliczeniu wartości średnich wychyleń i podstawieniu do wzoru (1) oraz wykorzystaniu

różniczki zupełnej do obliczenia błędu Hz:

0x01 graphic

otrzymujemy po zaokrągleniu, odpowiednio, następujące wartości Hz:

prąd I

4 zwoje

16 zwojów

40 zwojów

[mA]

Hz [A/m]

Hz [A/m]

Hz [A/m]

Hz [A/m]

Hz [A/m]

Hz A/m]

20

9,2

5,6

11,2

3,0

11,6

2,0

40

12,2

4,8

11,1

1,5

12,3

1,2

60

11,0

2,7

11,8

1,2

13,0

1,0

80

12,1

2,4

12,1

1,0

13,25

0,90

100

11,4

1,8

12,04

0,80

12,96

0,80

Wartość średnia składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego wynosi:

Hz=11,811 [A/m]

Wartość średnia błędu pomiaru składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego wynosi:

Hz=2,001 [A/m]

Ostatecznie wartość tę można przedstawić jako:

Hz=11,82,1 [A/m]

4. Wnioski

W doświadczeniu można zauważyć, że wraz ze wzrostem kąta wychylenia zmniejsza się wyraźnie błąd pomiaru Hz (co wydaje się całkiem logiczne). Z porównania otrzymanego wyniku z wartością rzeczywistą (10 [A/m]) wynika, iż mieści się on w granicy błędu, choć metoda pomiarowa nie uwzględniała błędu paralaksy.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego, 207, fiza207
Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego, 207, fiza207
Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego, 207
wyznaczanie skladowej poziomej natezenia pola magnetycznego ziemskiego
207 Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego za pomocą busoli stycznyc
Sprawozdanie 207 Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego ziemskiego za pomocą b
Wyznaczenie składowej poziomej indukcji pola magnetycznego Ziemi przy pomocy busoli statycznych, Num
Ćw 64 Badanie powierzchni stołu pod względem anomalii magnetycznych uniemożliwiających wyznaczenie s
Laboratorium Podstaw Fizyki spr 64 Wyznaczanie składowej poziomej natężenia ziemskiego pola magnetyc
Cw 26 - Wyznaczenie skladowej poziomej natezenia ziemskiego, AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZC
wyznaczanie skladowej poziomej natezenia za pomoca busoli stycznych, Politechnika Poznańska ZiIP, II
Cw 07 Pomiar natężenia pola magnetycznego ziemskiego
Ćw 66 Pomiar natężenia składowej poziomej pola magnetycznego ziemskiego Busola stycznych
Cw 08 (27) Pomiar natężenia składowej poziomej pola magnetycznego ziemskiego
Pomiar natężenia składowej poziomej pola magnetycznego ziemskiego
,laboratorium podstaw fizyki,wyznaczenie składowej poziomej magnetyzmu ziemskiego za pomocą busoli s
Sprawozdanie 55, Studia, Pracownie, I pracownia, 55 Wyznaczanie składowej poziomej magnetyzmu ziemi,
Badanie układów o promieniowym rozkładzie natężenia pola magnetycznego v2, Elektrotechnika semestr 4

więcej podobnych podstron