Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

Podobne dokumenty
Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Badanie transformatora

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Ćwiczenie 41. Busola stycznych

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Badanie transformatora

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 41: Busola stycznych

Ziemskie pole magnetyczne

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Badanie transformatora

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Badanie ciał na równi pochyłej wyznaczanie współczynnika tarcia statycznego

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

Wyznaczenie składowej poziomej indukcji ziemskiego pola magnetycznego

Badanie rozkładu pola elektrycznego

Piotr Janas, Paweł Turkowski Zakład Fizyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Do użytku wewnętrznego ĆWICZENIE 30

Ć W I C Z E N I E N R E-15

Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa

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

Wyznaczanie współczynnika załamania światła

MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)

Ćwiczenie nr 41: Busola stycznych

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Ć W I C Z E N I E N R E-8

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Badanie rozkładu pola elektrycznego

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

1. Bieguny magnesów utrzymują gwoździe, jak na rysunku. Co się stanie z gwoździami po zetknięciu magnesów bliższymi biegunami?

Pole magnetyczne Ziemi. Pole magnetyczne przewodnika z prądem

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

Piotr Janas, Paweł Turkowski Zakład Fizyki IChF, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Do użytku wewnętrznego ĆWICZENIE 30

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Graficzne opracowanie wyników pomiarów 1

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Prosty model silnika elektrycznego

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 27 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 2

Ćwiczenie Nr 455. Temat: Efekt Faradaya. I. Literatura. Problemy teoretyczne

Badanie rozkładu pola elektrycznego

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

Pomiar ogniskowych soczewek metodą Bessela

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Wyznaczanie rozmiarów szczelin i przeszkód za pomocą światła laserowego

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

4.8. Badania laboratoryjne

Ć W I C Z E N I E N R E-18

Wyznaczanie modułu sztywności metodą Gaussa

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

Rozdział 1. Prędkość i przyspieszenie... 5 Rozdział 2. Składanie ruchów Rozdział 3. Modelowanie zjawisk fizycznych...43 Numeryczne całkowanie,

Badanie tranzystorów MOSFET

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 28 PRĄD PRZEMIENNY

( F ) I. Zagadnienia. II. Zadania

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Wyznaczanie oporu elektrycznego właściwego przewodników

na okładkach kondensatora. Pomiar powtórzyć kilkakrotnie przy różnych wartościach napięcia U

Pomiar oporu elektrycznego za pomocą mostka Wheatstone a

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Wyznaczanie cieplnego współczynnika oporności właściwej metali

07 K AT E D R A FIZYKI STOSOWA N E J

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa

2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Plan metodyczny do lekcji fizyki. TEMAT: Prawo Ohma. Opór elektryczny.

30R4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM ROZSZERZONY

POWTÓRKA PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 14 ZADANIA ZAMKNIĘTE

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ W ARKUSZU II

Powtórka 5. między biegunami ogniwa przepłynął ładunek 13,5 C. Oblicz pracę wykonaną przez ogniwo podczas przemieszczania ładunku między biegunami.

Człowiek najlepsza inwestycja

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

umieszczenie rdzenia wewnątrz zwojnicy IV. ruch wirnika w silniku elektrycznym dostarczenie energii elektrycznej

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 1 Badanie efektu Faraday a w monokryształach o strukturze granatu

Indukcja magnetyczna pola wokół przewodnika z prądem. dr inż. Romuald Kędzierski

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

Energia promieniowania termicznego sprawdzenie zależności temperaturowej

Transkrypt:

Ćwiczenie E12 Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych E12.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wartości składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi poprzez badanie wektora wypadkowego pola ziemskiego i pola wytwarzanego przez zwojnicę z prądem stałym. E12.2. Zagadnienia związane z tematyką ćwiczenia Dodawanie wektorów, wielkości charakteryzujące pole magnetyczne indukcja i natężenie, definicja linii pola magnetycznego, prawo Biota-Savarta, pole magnetyczne Ziemi, metoda najmniejszych kwadratów. E12.3. Literatura [1] Halliday D., Resnick R., Walker J.: Podstawy fizyki, cz. 3, PWN, Warszawa. [2] Bobrowski Cz.: Fizyka krótki kurs, WNT, Warszawa. [3] Metody wykonywania pomiarów i szacowania niepewności pomiarowych, http://ftims.pg.edu.pl/documents/10673/20436990/wstep.pdf

112 Ćwiczenie E12 E12.4. Przebieg ćwiczenia i zadania do wykonania Układ doświadczalny Rysunek E12.1 przedstawia schemat układu pomiarowego, zaś rysunek E12.2 zdjęcie układu z zaznaczonymi podstawowymi elementami: 1 igła magnetyczna busoli zamocowana na pionowej osi, 2 zwojnica busoli, 3 przełącznik zatyczkowy, 4 przełącznik krzyżowy, 5 zasilacz prądu stałego, 6 amperomierz. Rysunek E12.1. Schemat układu pomiarowego Przebieg doświadczenia Busola stycznych jest urządzeniem służącym do pomiaru natężeń stałych pól magnetycznych. Prąd elektryczny o natężeniu I, płynący w zwojnicy, wytwarza pole magnetyczne, którego wektor natężenia jest prostopadły do płaszczyzny zwojów. Wytworzone przez zwojnicę z prądem pole magnetyczne nakłada się na składową poziomą pola magnetycznego Ziemi o natężeniu H Z. Wektor wypadkowego natężenia pola magnetycznego H p jest sumą geometryczną natężenia pola H Z i pola zwojnicy H i (rysunek E12.3). Namagnesowana igła umieszczona w

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych113 Rysunek E12.2. Zdjęcie układu pomiarowego polu magnetycznym ustawi się w kierunku zgodnym z kierunkiem wypadkowego ~p. wektora natężenia pola magnetycznego H Wykorzystując powyższy efekt możemy, korzystając z busoli stycznych, wyznaczyć wartość składowej poziomej pola magnetycznego Ziemi HZ. W tym celu należy: 1. Zmontować elementy układu według schematu pokazanego na rysunku E12.1. Przy czym w cewce busoli (2) za pomocą przełącznika zatyczkowego (3) należy połączyć ze sobą dwa środkowe zwoje (ni = 2), tak aby tylko w nich płynął prąd; 2. Przed włączeniem cewki (2) do źródła prądu płaszczyznę zwojów busoli orientujemy tak, aby leżała w niej igła magnetyczna (1); 3. Tak przygotowaną busolę podłączamy do zasilacza prądu stałego (5) i ustalamy żądaną wartość natężenia prądu w obwodzie (Ii = 0, 2 A). Wartość Ii kontrolujemy za pomocą amperomierza (6); 4. Igła busoli (1) odchyli się od ustalonego położenia równowagi. Dokonujemy odczytu kąta wychylenia igły w lewą stronę, ϕil. Następnie przełącznikiem krzyżowym (4) zmieniamy kierunek prądu w uzwojeniu busoli, powodując wychylenie igły w stronę przeciwną. Odczytujemy kąt wychylenia w prawą

114 Ćwiczenie E12 Rysunek E12.3. Wektory natężeń pól magnetycznych występujące w doświadczeniu stronę, ϕ ip. Wartość kąta ϕ i obliczamy jako średnią arytmetyczną: ϕ i = ϕ il + ϕ ip. (E12.1) 2 5. Zmieniając wartości natężenia prądu w obwodzie (I i ) mierzymy ponownie kąt wychylenia igły (1) tak jak zostało to opisane w kroku 4. Kolejne pomiary należy wykonać dla I i =0,4, 0,6, 0,8, 1,0 A; 6. Następnie wykorzystując przełącznik zatyczkowy (3), należy załączyć kolejne zwoje busoli (n i = 4, 6). Załączanie zwojów busoli należy wykonać po odłączeniu układu od zasilacza (5); 7. Po zmianie wartości n i należy powtórzyć czynności opisane w punktach 2-5; 8. Przy każdym pomiarze należy w tabeli zanotować wartości: n i, I i, ϕ il, ϕ ip oraz ϕ i. Zadania do wykonania E12.1. Wykonać pomiary kąta wychylenia igły magnetycznej busoli ϕ i dla różnych wartości natężenia prądu I i (0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0 A) i liczby zwojów n i = 2, 4, 6 w cewce busoli.

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych115 E12.2. Wyliczyć wartość natężenia pola magnetycznego H Ii w środku obwodu kołowego (cewki busoli) dla ustalonych wartości I i i n i, którym odpowiadają mierzone kąty wychylenia igły ϕ i. E12.3. Na podstawie pomiarów i obliczeń przeprowadzonych w punktach E12.1 - E12.2 metodą najmniejszych kwadratów wyznaczyć natężenie pola magnetycznego Ziemi H Z. E12.4. Na wykresie w układzie współrzędnych (tg ϕ, H I ) nanieść punkty doświadczalne oraz prostą o współczynnikach wyznaczonym w punkcie E12.3. Uzupełnienie do zadania E12.3 Składową poziomą natężenia pola magnetycznego Ziemi wyznaczamy przy użyciu metody najmniejszych kwadratów przyjmując y = H I oraz x = tg ϕ. Otrzymujemy wówczas, że współczynnik kierunkowy uzyskanej zależności liniowej jest równy właśnie H Z. E12.5. Rachunek niepewności Niepewność pomiaru I i, ϕ il i ϕ ip oceniamy w czasie wykonywania pomiarów na podstawie podziałek, zakresu i klasy użytych urządzeń pomiarowych. Niepewność wyznaczenia ϕ i oraz H Ii obliczamy jako niepewność wielkości złożonej. Wyznaczone wartości nanosimy odpowiednio na wykres. Niepewność wyznaczenia parametrów zależności liniowej H I = f(tg ϕ) określamy stosując odpowiednie wzory metody najmniejszych kwadratów.