3

302 Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

4. Włączyć zasilacz i ustawić taki prąd. aby wskazówka busoli wychyliła się o 45 . Zmienić kierunek przepływu prądu i sprawdzić, czy wychylenie wskazówki w drugą stronę jest symetryczne, tzn. czy ustawiła się ona tym razem również na podziałce 45°. Asymetryczne wychylenia wskazówki świadczą o niedokładnym ustawieniu uzwojenia busoli w płaszczyźnie południka magnetycznego. Uwaga: W celu uniknięcia błędu paralaksy przy odczycie położenia wskazówki, odczytu należy dokonywać przy takim ustawieniu oka (drugie zamknięte), żeby wskazówka pokrywała się dokładnie ze swoim obrazem w lusterku. Położenie wskazówki należy zawsze wyznaczać z odczytu przy obu jej końcach, obliczając średnią arytmetyczną obu odczytów. Ma to na celu usunięcie błędu spowodowanego ewentualnym wygięciem wskazówki albo niesymetrycznym podparciem.

5.    Dobrać taką wartość natężenia prądu /' przepływającego przez uzwojenie busoli, aby wychylenie niebieskiego końca wskazówki wynosiło około 10°. Odczytać położenie obu końców wskazówki i obliczyć średnią tych odczytów a'. Zmienić kierunek prądu na przeciwny. Odczytać powtórnie położenie obu końców wskazówki busoli i zanotować średnią tych odczytów a" oraz wartość natężenia prądu /". Obliczyć średnią arytmetyczną natężeń prądu dla obu kierunków wychyleń.

6.    Powtórzyć pomiary według punktu 5 dla kolejnych odchyleń położenia wskazówki co 5° aż do wychylenia do 70°. Wyniki zapisywać w tabeli według wzoru 38.1.

Tabela 38.1. Zestawienie wychyleń igły pod wpływem przepływn prądu

a", +aj	a‘+aj	oto'	tga	r |mA]	l r ImAJ	. /'+/* .
^a ’ 2	^U*" 2	“ 2				^1 2 *^mA*

7. Oszacować niepewność maksymalną kąta A«r, wyrazić ją w mierze łukowej (w radianach) oraz niepewność maksymalną wyznaczenia prądu A/. Obliczyć niepewności standardowe tych wielkości w oparciu o zależność (W.8).

38.4. Opracowanie wyników pomiarów

L Obliczyć średnie wychylenie wskazówki dla obu kierunków płynięcia prądu ze

a ^,+ Cf"    /' + /"

wzoru a = —-— i średnią wartość natężenia prądu ze wzoru 1 — —-— •

obliczone wartości wpisać do tabeli 38.1.

2.    Sporządzić wykres zależności funkcyjnej tg«= /(/).

3.    Obliczyć wartość B_z dla następujących wychyleń: 40°, 45°, 50°, korzystając z zależności:

ąJĘĘ

2’R'tgfi gdzie:

n - liczba zwojów przewodnika stanowiących uzwojenie busoli stycznych I - natężenie prądu płynącego przez zwoje,

R - promień zwojów, a - kąt wychylenia igły magnetycznej.

4.    Obliczyć wartość średnią z wartości B_t otrzymanych dla wychyleń o kąt 40°, 45° i 50°. Niepewność, z jaką jest wyznaczona wartość B_t, dla tych kątów jest najmniejsza.

5.    Obliczyć niepewność złożoną wyznaczenia wartości B_v korzystając z następującego wzoru:

' »(/)    ^/v/M 1*

Hfef \B‘'tgcr/ mrsiń-0

Do wzoru wartość u(a) wstawić wyrażoną wradianach.

6.    Wyznaczyć zgodnie z zależnością (W.23) niepewność rozszerzoną dla wartości indukcji magnetycznej pola Ziemi B_v przyjmując do obliczeń współczynnik rozszerzenia równy 2. Sprawdzić zgodność uzyskanej wartości z wartością tabelaryczną.

7.    Dokonać oceny otrzymanych wyników. Podać wnioski.

38.5. Pytania kontrolne

1.    Omówić prawo Biota-Savarta-Łapłace’a.

2.    W oparciu o prawo Biota-Savarła-Laplacea wyprowadzić wzór na indukcję poła magnetycznego w środku kołowego obwodu z prądem.

3.    Podać wielkości charakteryzujące pole magnetyczne.

4.    Wykazać, że przy kącie a=45° niepewność wyznaczenia B_t jest najmniejsza.

gal