369584573

Ćwiczenie E-8

Z równania tego można wyznaczyć poszukiwany związek pomiędzy okresem T wahań magnesu i indukcją magnetyczną B:

(6)

_T-i _ P„^B

47I³I

Zależność (6) dostarcza nam metody pomiaru pola magnetycznego Ziemi. W ćwiczeniu będzie nas interesowała tylko składowa pozioma B_c. Idea doświadczenia polega na skompensowaniu składowej B_c przez znane pole magnetyczne solenoidu B_s. Rozpatrzmy przykład, gdy wektory natężenia pola solenoidu i składowej poziomej są anty równoległe - wówczas pole wypadkowe B = B_c - B_s i zależność (6) uzyska postać:

_t-_{2 =} P,„(B_c-B_s) ₌ P,„B_c p„,B_s 4jt²I 47i²I 4ji²I

Pole solenoidu, którego długość /jest znacznie większa od promienia r, ma wartość:

/

(8)

gdzie n oznacza liczbę zwojów, i - natężenie przepływającego prądu, / - długość solenoidu, Po = 4n-10"⁷ Hm"¹ jest przenikałnością magnetyczną próżni. Wszystkie wielkości należy mierzyć w jednostkach układu SI.

Z ostatnich związków otrzymamy;

(9)

_T-2 _ Pm^Bc PoPm^n/ 4tc²I 47t²I/

albo po wprowadzeniu oznaczeń:

b

PoPn,¹¹

4jt²I/

i wykorzystaniu skali funkcyjnej y = T"² , x = /: y = a + bx

(10)

(U)

Jeśli pole magnetyczne solenoidu całkowicie kompensuje składową poziomą pola ziemskiego, wówczas igła obraca się swobodnie, co odpowiada nieskończonemu okresowi drgań:

T_k = oo czyli    y_k = 0

Z wykresu funkcji (9) można odczytać odpowiednią wartość natężenia prądu z_k i obliczyć na tej podstawie składową poziomą indukcji pola ziemskiego:

(12)

p₀n/_k

/

VII. Układ pomiarowy

Podstawową częścią układu jest długi solenoid z zawieszonym na niesprężystej nici magnesem sztabkowym (igła magnetyczna). Schemat układu przedstawia rys. 1.

3

1

PRACOWNIA FIZYCZNA