Wojskowa Akademia Techniczna

im. Jarosława Dąbrowskiego

Laboratorium Fizyki Ogólnej

Sprawozdanie z pracy laboratoryjnej

nr 38

Łukasz Lach

(imię i nazwisko)

C04A

(grupa)

Pomiar składowej poziomej ziemskiego pola magnetycznego

(temat pracy)

1. Cel ćwiczenia

Celem powyższego doświadczenia jest wyznaczenie składowej poziomej ziemskiego pola magnetycznego, z wykorzystaniem busoli dostępnej w laboratorium.

2. Wstęp teoretyczny

W ćwiczeniu składową poziomą indukcji ziemskiego pola magnetycznego wyznacza się metodą porównawczą. Porównuje się ją z indukcją magnetyczną pola wytworzonego sztucznie podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewód kołowy. Do detekcji pola magnetycznego używamy igły magnetycznej. Wartość indukcji magnetycznej B wytworzonej przez przewód kołowy o promieniu R, przez który płynie prąd o natężeniu I, w jego geometrycznym środku wynosi:

gdzie µ₀ jest przenikalnością magnetyczna próżni. Poniższy obrazek przedstawia kierunek indukcji pola magnetycznego B wytworzonej przez kołowy przewód z prądem w jego środku.

3. Układ pomiarowy

Układ pomiarowy składa się z busoli wraz z umieszczoną na niej igłą magnetyczną. Do całego układu podłączone jest źródło prądu oraz przyrząd umożliwiający zmianę natężenia płynącego prądu, co powodować będzie odchylenie się igły magnetycznej.

W płaszczyźnie pionowej nawiniętych jest kołowo i umieszczonych blisko siebie 126 zwojów przewodnika. W środku uzwojenia znajduje się igła magnetyczna, pod którą umieszczona jest pozioma podziałka kątowa, na której można odczytywać kąt α, jaki tworzy wskazówka z płaszczyzną uzwojenia.

4. Przebieg pomiarów

• Włączenie listwy zasilającej i ustawienie uzwojenia busoli w płaszczyźnie południka magnetycznego. Obrócenie igły tak, aby wskazówka znajdowała się nad podziałką 0°.

• Wstępne ustawienie takiego prądu, aby wskazówka busoli wychyliła się o 45°. Zmiana kierunku przepływu prądu oraz sprawdzenie, czy wychylenie wskazówki w drugą stronę jest symetryczne.

• Przepuszczenie przez busolę takiego prądu, aby wychylenie wskazówki wyniosło 10°. Odczytanie położenia obu końców wskazówki w celu wyliczenie i zapisania ich średniej.

• Odczytanie wartości natężenia prądu, a następnie zmiana jego kierunku.

• Ponowne odczytanie położenia obu końców wskazówki busoli i odnotowanie wartości kątka i natężenia prądu.

• Powtórzenie pomiarów dla kolejnych przesunięć położenia wskazówki, co 5°, aż do wychylenia 70°. Zapisanie wyniku do tabeli.

5. Tabela pomiarów

Na podstawie sporządzonych podczas zajęć laboratoryjnych notatek, zawierających miary kątów wychylenia oraz natężenia prądu, sporządziłem następującą tabelę:

ID	'	''		tg( )	i'	i''
1.	25°	25°	25°	0,466	19	19	19
2.	30°	30°	30°	0,577	25,5	25,5	25,5
3.	35°	35°	35°	0,700	29,5	29,6	29,55
4.	40°	41°	40,5°	0,854	39,1	39,2	39,15
5.	45°	45°	45°	1,000	43,8	43,8	43,8
6.	50°	50°	50°	1,192	55,2	55,1	55,15
7.	55°	55°	55°	1,428	65,4	65,3	64,35
8.	60°	60°	60°	1,732	74,6	74,6	74,6
9.	65°	65°	65°	2,145	98,5	98,4	98,45
10.	70°	70°	70°	2,747	119,8	120,3	120,05

(Tabela 1. Dane, związane z przeprowadzonym eksperymentem)

6. Obliczenia

Dane są następujące wartości:

(Lista 1. Dane wartości)

Mając powyższe dane i wykorzystując dane zawarte w tabeli 1. obliczam wartość B_z dla wychyleń 40°, 45°, 50°:

dla α=40° mamy

dla α=45° mamy

dla α=50° mamy

Wartość średnia, czyli ΔB_z wynosi

Wykorzystując zawarty w skrypcie wzór, wyznaczam wartość błędu granicznego pomiarów. Wspomniany wzór przedstawia się następująco:

(Wzór 2.)

Wartości błędów granicznych dla poszczególnych pomiarów przedstawia poniższa tabela:

ID		I	Bzgr
1.	25°	19	6.42566E-06
2.	30°	25,5	6.35632E-06
3.	35°	29,55	5.78454E-06
4.	40,5°	39,15	5.97561E-06
5.	45°	43,8	5.62235E-06
6.	50°	55,15	5.85523E-06
7.	55°	64,35	5.81829E-06
8.	60°	74,6	5.60379E-06
9.	65°	98,45	6.19673E-06
10.	70°	120,05	6.33502E-06

(Tabela 2. Wartości błędów granicznych dla poszczególnych pomiarów)

Wartość ΔB_zgr obliczona zostanie ze wzoru:

(Wzór 3.)

7. Podsumowanie

5

Sprawozdanie z pracy laboratoryjnej nr 38

---