ĆWICZENIE 64 POLE MAGNETYCZNE ZIEMI Wokół Ziemi istnieje

ĆWICZENIE 64
POLE MAGNETYCZNE ZIEMI
Wokół Ziemi istnieje pole magnetyczne, którego źródłem są prądy elektryczne wzbudzone
w ciekłym jądrze naszej planety. Pole to jest dwubiegunowe, podobnie jak pole magnesu. Północny
biegun ziemskiego pola magnetycznego nie leży dokładnie na północnym biegunie geograficznym.
Kąt odchylenia od północy geograficznej nazywany jest deklinacją. Natężenie pola magnetycznego
Ziemi zależy od szerokości geograficznej i bardzo wolno zmienia się w czasie. Linie pola
magnetycznego Ziemi są nachylone względem poziomu, kąt nachylenia nazywany jest inklinacją.
Celem ćwiczenia jest pomiar poziomej składowej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą
kompasu i cewek Helmholtza. Cewki są źródłem jednorodnego pola magnetycznego o natężeniu:
HH = (4/5)(3/2)I n/R ,
gdzie; I - natężenie prądu w cewkach, n – ilość zwojów, R - promień cewek.
Natężenie pola magnetycznego cewek Hh dodaje się wektorowo natężenia pola magnetycznego
ziemskiego H i wskazówka kompasu ustawia się w kierunku wektora natężenia wypadkowego.
Jeżeli wektory Hh i H są prostopadłe to wskazówka odchyli się o kąt α spełniający warunek:
tg α = Hh / H
A zatem aby wyznaczyć natężenie pola ziemskiego H należy zmierzyć kąt α odpowiadający
zadanemu natężeniu prądu I w cewkach.
Zadania pomiarowe:
1. Zmierzyć średnicę cewek Helmholtza 2R.
2. Cewki ustawić tak, żeby wskazówka kompasu ustawiona w kierunku północ-południe była
prostopadła do osi cewek.
3. Włączyć zasilacz prądu cewek.
4. Tak dobierać natężenia i kierunki prądu I aby uzyskać kilkanaście różnych kątów
odchylenia wskazówki α z przedziału (- 60o , + 60o ).
Opracowanie wyników:
1. Wykreślić zależność y(x) gdzie y = HH a x = tg α.
2. Zastosować regresję liniową metodą najmniejszych kwadratów.
3. Obliczyć natężenie pola magnetycznego Ziemi H jako równe nachyleniu prostej regresji.
4. Obliczyć niepewność u(H) jako równą niepewności nachylenia.
Dodatkowo obliczyć natężenie pola magnetycznego Ziemi z wzoru H = HH/tgα dla każdej pary
danych I, α, a następnie jego średnią wartość Hśr i niepewność standardową u(Hśr) metodą typu A.
Ćwiczenie 64
Nazwisko i Imię …........................................................................
data...............................
Promień cewek Helmholtza : R = …..............
i
1
2
3
4
5
6
7
8
n = 50
9
10
11
12
α
tgα
I
HH
H = …....................................................., u (H) =.........................................................
Hśr = …....................................................., u(Hśr) =.......................................................
Wnioski: …............................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…............................................................................................................................................................
…............................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…............................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
Wykres na papierze milimetrowym i obliczenia w załączeniu