Temat : Pomiar natężenia składowej poziomej pola magnetycznego Ziemi

Cel ćwiczenia : Poznanie metody wyznaczania składowych ziemskiego pola magnetycznego.

1.Wprowadzenie.

Ziemia, tak jak i inne podobne planety naszego Układu Słonecznego np. Merkury, Jowisz posiada pole magnetyczne.
Zewnętrzne jądro Ziemi stanowi płynną masę stopu żelazo - niklowego, która rozlewa się między płaszczem a pozostającym w stanie stałym jądrem wewnętrznym. Ta krążąca masa, ze względu na panującą tam temperaturę rzędu 5000⁰C, nie wykazuje własności magnetyzmu. Pole magnetyczne Ziemi jest związane z cząsteczkami mającymi ładunek elektryczny, poruszającymi się w roztopionym środku planety. W wyniku różnicy temperatury między wewnętrznym a zewnętrznym jądrem (ok. 2500⁰C) powstają prądy konwekcyjne. Ruch obrotowy Ziemi zmienia je w rodzaj „ walców ” cieczy, których oddziaływanie
( podobnie jak zwoje drutu w prądnicy) wytwarza dipolowe pole magnetyczne.

Bieguny magnetyczne nie pokrywają się z biegunami geograficznymi. Kąt (δ) zawarty pomiędzy płaszczyznami południków: magnetycznego i geograficznego nazwany został deklinacją lub zboczeniem magnetycznym. Istnieje jeszcze odchylenie w płaszczyźnie pionowej, skierowane w dół ,tworzące tzw. kąt inklinacji z płaszczyzną poziomą, linie pola magnetycznego w danym miejscu wchodzą do powierzchni ziemi.

Jeżeli w danej miejscowości wektor natężenia pola H nie jest równoległy do płaszczyzny horyzontalnej, to można rozłożyć
go na dwie składowe :

• składową poziomą H_Z

• 
  składową pionową H_P .

2.Przebieg ćwiczenia :

pion

H_z

północ

wschód

zachód

N

S

pm

δ

S

H_z

pm

N

południe

Pomiar składowej poziomej H_z przeprowadzamy następująco:

• igłę kompasu ustawiamy w środku zwojnicy o dużym promieniu r ustawionej w płaszczyźnie południka magnetycznego,

• pod wpływem prądu płynącego przez zwoje cewki powstanie pole magnetyczne H prostopadłe do jej płaszczyzny,

• natężenie pola magnetycznego zwojnicy o n zwojach obliczamy ze wzoru:

• pod wpływem działania obu pól igła magnetyczna ustawi się zgodnie z kierunkiem wektora wypadkowego

H

H_P

H_Z

wschód

północ

południe

pm

pion

zachód

R

P

mA

B

Z

• Ustawiamy busolę B w płaszczyźnie południka magnetycznego ( zerowy kąt wychylenia )

• W układzie pomiarowym jak na rysunku, zmieniając natężenie prądu od 0,2 do 0,5 A co 0,1 A, odczytujemy wychylenie wskazówki busoli B, przełączamy kierunek prądu w cewce i powtarzamy czynność.

• Umieszczamy dane w tabeli.

• Powyższe pomiary wykonujemy ponownie zmieniając liczbę uzwojeń zwojnicy

• Z e wzoru III wyliczamy wartość H_z dl a średniej wartości kąta wychylenia :

Układ pomiarowy