Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania składowych pola magnetycznego Ziemi

Transkrypt

1 Ćwiczenie 5. Wyznaczanie pola magnetycznego iemi. Literatra. Sz.Szczeniowski, izyka dośw., cz., PWN, W-wa, rozdz. V.. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Cz praca zbiorowa pod redakcją. Krk i J. Typka. Wydawnictwo Uczelniane PS. Szczecin 007. Problemy teoretyczne. Podstawowe wielkości charakteryzjące pole magnetyczne wektor natężenia pola magnetycznego i indkcji magnetycznej, definicja tesli.. Stałe i zmienne pole magnetyczne iemi, inklinacja, deklinacja, składowa pozioma i pionowa pola magnetycznego iemi.. Metoda pomiarowa Wyznaczanie poziomej i pionowej składowej pola magnetycznego iemi poprzez porównanie jego wartości z polem magnetycznym wytworzonym przez cewki elmholtza. V. estaw pomiarowy Przyrządy: cewki elmholtza, zasilacz, reglowany opornik, amperomierz, magnetometr z czjnikiem, igła magnetyczna zamocowana w obrotowym kątomierz. Uwaga: przestrzeni pomiarowej wokół cewek snąć przedmioty ferromagnetyczne. Opornik reglowany R powinien stać na skraj stoł, jak najdalej od cewek elmholtza. V. Wykonanie ćwiczenia: adanie. Kalibracja cewek elmholtza Połączyć kład tak jak na rys. : W amperomierz wybrać gniazda 0A i COM i dołączyć do nich będące na wyposażeni miernika przewody: czerwony i niebieski. Rys.. Schemat kład pomiarowego do wyznaczania składowych pola magnetycznego iemi Ustawić czjnik podłączony do magnetometr Teslametr na osi cewek tak, aby jego końcówka znajdowała się w pobliż odka pomiędzy cewkami. 4 Włączyć magnetometr przyciskiem z tył przyrząd. 5 Ustawić przełącznik wartości mierzonego pola na 0 mt. 6 Ustawić przełącznik rodzaj pola na pozycję pole stałe Direct ield. 7 Wyzerować przyrząd pokrętłem pod gałką zakresówzgrbniei pokrętłem 0 dokładnie.

2 8 Ustawić parametry zasilacza: pokrętło V na min, pokrętło A na max, zworka Power na. 9 Przełącznik amperomierza stawić w pozycji 0 A wtyczki w gniazdach 0A i com. 0 Włączyć zasilanie przycisk z tył zasilacza. Włączyć amperomierz i przełącznikiem DC/AC wybrać pomiar prąd stałego na wyświetlacz nie ma liter AC. Ustawić swak opornika w pozycji minimm. Odłączyć na moment jeden koniec któregokolwiek przewod, sprawdzić czy teslametr po nagrzani nadal jest wyzerowany i ponownie podłączyć ten przewód. Pokrętłem V na zasilacz stalić natężenie prąd wskazywane przez amperomierz na 0,A i zapisać wskazanie magnetometr. 4 Pokrętło V zasilacza stawić na maksimm, a swakiem opornika zmieniać natężenie prąd co 0,A aż do osiągnięcia wartości,5a, notjąc za każdym razem wskazania magnetometr wartość w Tabeli. 5 Wyniki pomiarów i obliczeń wpisać do Tabeli. Tabela. [A] [mt] K / [mt/a] 0,0 0, 0, 0, 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9,0,,,,4,5 Niepewności maksymalne:......; Wyłączyć wszystkie przyrządy i odstawić czjnik magnetometr!

3 adanie. Wyznaczanie składowej poziomej pola magnetycznego iemi głę magnetyczną stawić pomiędzy cewkami tak, aby znajdowała się ona w ich centrm i na osi cewek. gła powinna być w pozycji poziomej. Obrócić stojak igły magnetycznej tak, aby końce igły pokrywały się z zerami na poziomej skali kątomierza. Obrócić cewki tak, aby ich oś była prostopadła do kiernk N-S wskazanego przez igłę magnetyczną rys. Rys. 4 Ustawić pokrętło zasilacza V na minimm 0. 5 Przełącznik amperomierza stawić w pozycji 00 ma, a wtyczki bananowe włączyć do gniazd ma i COM. 6 Swak opornika stawić w pozycji minimm. 7 Włączyć zasilacz i amperomierz. 8 Pokrętłem V zasilacza stawić wartość prąd na 5 ma i odczytać kąt α wychylenia igły magnetycznej. Uwaga: jeśli igła nie odchyla się, co może się zdarzyć przy małych wartościach prąd, należy lekko pknąć palcem w obdowę igły. 9 Przeswając swak opornika zwiększać natężenie prąd co 5 ma w zakresie od 0 60 ma i odczytywać odpowiedni kąt α Tabela. 0 mierzyć maksymalny kąt odchylenia igły ϕ przy dżym prądzie W tym cel wyjąć wtyczkę bananową z gniazda ma i włożyć do wtyczki tkwiącej w gnieździe COM. Pokrętła V i A zasilacza skręcić w prawo do opor i odczytać kąt odchylenia igły ϕ. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisać do Tabeli : Tabela. [ma] α ϕ ϕ α sin α β sin β K [µt] [µt]

4 Wyłączyć wszystkie przyrządy! adanie. Wyznaczanie składowej pionowej pola magnetycznego Ustawić stojak igły magnetycznej na stole z dala od wszelkich metalowych przedmiotów. Obrócić stojak igły magnetycznej tak, aby końce igły pokrywały się z zerami na poziomej skali kątomierza. Obrócić kątomierz z igłą magnetyczną do pozycji pionowej. 4 mierzyć inklinację czyli kąt odchylenia igły magnetycznej od płaszczyzny poziomej. 5 Obrócić kątomierz o 80 o też do pozycji pionowej i zmierzyć inklinację. 6 Pomiary z pnktów i powtórzyć trzykrotnie. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisać do Tabeli. Tabela. Nr pomiar [µt] [µt] [µt] dokładność odczyt kąta ze skali V. Opracowanie wyników pomiarów:. W oparci o Tabelę wykreślić zależność oś y od oś x. Metodą regresji liniowej znaleźć współczynnik kalibracji cewek elmholtza K /, który jest równy współczynnikowi kiernkowem a prostej: K prosta w postaci : y a x b. Wyznaczyć niepewność wyznaczenia współczynnika K, Ka. 4. W Tabeli zpełnić kolmny β ϕ α, sin α sin β oraz K 5. Sporządzić wykres zależności K oś y od sin α / sin β. oś x. 6. Metodą regresji liniowej znaleźć wartość składowej poziomej indkcji pola magnetycznego iemi, która jest równa współczynnikowi kiernkowem a prostej : y sinα K prosta wpostaci : sinβ a x b 7. Wyznaczyć niepewność wyznaczenia składowej pola. a. 4

5 5 8. Uzpełnić Tabelę obliczając ednią wartość inklinacji. 9. Obliczyć składową pionową pola magnetycznego iemi tg oraz jej niepewność pomiarową : UWAGA: arówno inklinację jak jej niepewności maksymalną Δ i standardową należy wyrazić w radianach. cos sin gdzie ; ; i i A A 0. Obliczyć wartość wektora indkcji magnetycznej iemi : oraz jej niepewność:. Sprawdzić w nternecie np. na stronie: aktalne wartości pola magnetycznego w Szczecinie i porównać je z danymi otrzymanymi z własnych pomiarów. Na podanej stronie należy najpierw w ramce Lookp location wybrać kraj i miasto Poland, Szczecin, a następnie kliknąć na przyciski Get Location, oraz Calclate.