64_Wyznaczanie składowej poziomej natężenia ziemskiego pola magnetycznego.pdf

(273 KB) Pobierz
64_Wyznaczanie składowej poziomej natęSenia ziemskiego pola magnetycznego
Cel wiczenia
Celem wiczenia było zapoznanie si z działaniem busoli stycznych oraz wyznaczenie za jej pomoc
składowej poziomej natenia ziemskiego pola magnetycznego.
Układ i metody pomiarowe
Przy wykonywaniu wiczenia korzystalimy z układu pomiarowego, który składał si z regulowanego
zasilacza prdu, amperomierza oraz busoli stycznych. Układ prezentuje poniszy schemat:
gdzie:
H z – pole magnetyczne Ziemi
H b – pole magnetyczne cewki
H w – pole magnetyczne wypadkowe
Aby wyznaczy poziom składow natenia pola ziemskiego zmieniano natenie prdu, notujc jego
wartoci dla wychyle igły magnetycznej z zakresu 0 ÷ 70˚ stopni co 5˚. Nastpnie korzystajc ze wzoru:
H
=
I
c
n
, który po odpowiednich przekształceniach okazuje si by zaleno liniow y = ax + b,
z
2
r
×
tg
A
gdzie y = tg ,
a
=
n
, x = I c . Wykrelono t zaleno, a nastpnie z regresji liniowej obliczono H z .
H
z 2
r
± , gdzie dgt – cyfra , rdg – warto pomiaru
Parametry charakteryzujce busol stycznych: liczba zwoi – 200, rednica cewki – 0,134 m.
Pierwsza seria pomiarów była niezadowalajca, nie było wida symetrii przy wychyleniu igły busoli w
zalenoci od tego, w któr stron płynł prd. Oznacza to, e oprócz pola magnetycznego Ziemi na busol
wpływało jakie inne lokalne pole magnetyczne. Pomiary zostały powtórzone w innym miejscu na blacie stołu.
Zabieg ten jednak nieznacznie wpłynł na otrzymane wyniki (były one bardzo zblione do tych otrzymanych
poprzednio). Postanowiono nie podejmowa trzeciej serii pomiarów, tylko opracowa do tej pory otrzymane
wartoci. Zostały one zaprezentowane w tabelach:
1,2
%
rdg
+
1
×
Pomiary i obliczenia
Pomiary zostały dokonane przy pomocy przyrzdów: Zasilacz Stabilizowany ZSC–05012 oraz
Multimetru MASTER M890G. Jako, e odczytywalimy tylko natenie prdu płyncego w obwodzie, do
oblicze bdzie nam potrzebna dokładno pomiaru w/w Multimetru na zakresie 200 mA dla prdu stałego.
Dokładno ta wynosi:
dgt
607735874.051.png
Tabela 1. Pomiary
Lp. [°] [°]
tg I c [mA]
I c [A] I c [mA] I c [A]
H z
[A/m]
1
5
0,08749
0,5
0,0005 0,0140 0,0000140
2
10
0,17633
1,1
0,0011 0,0188 0,0000188
3
15
0,26795
1,9
0,0019 0,0252 0,0000252
4
20
0,36397
2,7
0,0027 0,0316 0,0000316
5
25
0,46631
3,7
0,0037 0,0396 0,0000396
6
30
0,57735
4,9
0,0049 0,0492 0,0000492
7
35
1
0,70021
6,1
0,0061 0,0588 0,0000588
18,889
± 0,464
8
40
0,83910
7,8
0,0078 0,0724 0,0000724
9
45
1,00000
10
0,0100 0,0900 0,0000900
10
50
1,19175
12,5
0,0125 0,1100 0,0001100
11
55
1,42815
15,5
0,0155 0,1340 0,0001340
12
60
1,73205
19,9
0,0199 0,1692 0,0001692
13
65
2,14451
25,6
0,0256 0,2148 0,0002148
14
70
2,74748
34,2
0,0342 0,2836 0,0002836
Oraz po zmianie kierunku prdu:
Tabela 2. Pomiary po zmianie kierunku prdu
Lp. [°] [°]
tg I c [mA]
I c [A] I c [mA] I c [A]
H z
[A/m]
1
5
0,08749
0,7
0,0007 0,0156 0,0000156
2
10
0,17633
1,4
0,0014 0,0212 0,0000212
3
15
0,26795
1,9
0,0019 0,0252 0,0000252
4
20
0,36397
2,7
0,0027 0,0316 0,0000316
5
25
0,46631
3,5
0,0035 0,0380 0,0000380
6
30
0,57735
4,4
0,0044 0,0452 0,0000452
7
35
1
0,70021
5,5
0,0055 0,0540 0,0000540
14,568
± 0,245
8
40
0,83910
6,7
0,0067 0,0636 0,0000636
9
45
1,00000
8,5
0,0085 0,0780 0,0000780
10
50
1,19175
10,4
0,0104 0,0932 0,0000932
11
55
1,42815
12,9
0,0129 0,1132 0,0001132
12
60
1,73205
16,3
0,0163 0,1404 0,0001404
13
65
2,14451
20,0
0,0200 0,1700 0,0001700
14
70
2,74748
26,6
0,0266 0,2228 0,0002228
Wzory i przykładowe obliczenia
Przykładowe obliczenia zostały wykonane dla pomiaru nr 1 z tabeli pomiarowej nr 1.
I
Warto odczytujemy z linii regresji naniesionej na wykres zalenoci tg=f(I c ) dla danych z tabeli nr 1.
Wykres ten jest zamieszczony w dalszej czci sprawozdania.
=
0
%
×
0
0005
+
0
01
=
0,0000140
A
H z
=
n
=
200
»
18
,
889
A
2
r
×
a
0
134
×
79
019
m
Warto została otrzymana przy pomocy programu Regresja.pas. Natomiast H z z ró niczki
całkowitej:
D =
H
H
z
× D =
a
n
× D
a
=
200
1,941
=
0,463968
»
0,464
A
z
a
2
r a
×
2
2
m
0
134
×
79
019
D c
,
×
,
607735874.062.png 607735874.073.png 607735874.082.png
3,0
2,5
2,0
y = 79,019x + 0,1436
R 2 = 0,9922
1,5
tg
1,0
0,5
0,0
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
I c [A]
Zaleno tg = f(I c ) dla danych z tabeli nr 1
607735874.001.png 607735874.002.png 607735874.003.png 607735874.004.png 607735874.005.png 607735874.006.png 607735874.007.png 607735874.008.png 607735874.009.png 607735874.010.png 607735874.011.png 607735874.012.png 607735874.013.png 607735874.014.png 607735874.015.png 607735874.016.png 607735874.017.png 607735874.018.png 607735874.019.png 607735874.020.png 607735874.021.png 607735874.022.png 607735874.023.png 607735874.024.png 607735874.025.png 607735874.026.png 607735874.027.png 607735874.028.png 607735874.029.png 607735874.030.png 607735874.031.png 607735874.032.png 607735874.033.png 607735874.034.png 607735874.035.png 607735874.036.png 607735874.037.png 607735874.038.png 607735874.039.png
3,0
2,5
y = 102,59x + 0,0839
R 2 = 0,9963
2,0
tg
1,5
1,0
0,5
0,0
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
I c [A]
Zaleno tg = f(I c ) dla danych z tabeli nr 2
607735874.040.png 607735874.041.png 607735874.042.png 607735874.043.png 607735874.044.png 607735874.045.png 607735874.046.png 607735874.047.png 607735874.048.png 607735874.049.png 607735874.050.png 607735874.052.png 607735874.053.png 607735874.054.png 607735874.055.png 607735874.056.png 607735874.057.png 607735874.058.png 607735874.059.png 607735874.060.png 607735874.061.png 607735874.063.png 607735874.064.png 607735874.065.png 607735874.066.png 607735874.067.png 607735874.068.png 607735874.069.png 607735874.070.png 607735874.071.png 607735874.072.png 607735874.074.png 607735874.075.png 607735874.076.png 607735874.077.png 607735874.078.png 607735874.079.png 607735874.080.png
Wnioski ko cowe
Pomimo faktu, e w miejscu w którym pomiary zostały wykonane, igła busoli nie wychylała si
symetrycznie otrzymano nastpujce wyniki:
- dla wychylenia igły busoli na lewo od kierunku północnego:
H z = 18,889 ± 0,464 A/m
- dla wychylenia igły busoli na prawo od kierunku północnego:
H z = 14,568 ± 0,245 A/m
Na rónice miało wpływ, jak zauwaono ju wczeniej, lokalne pole magnetyczne. Mogło ono by
wywołane przez przedmioty uytku codziennego wytworzone z ferromagnetyków, jak równie poprzez
wykonywane na innych stanowiskach wiczenia zwi zane z magnetyzmem.
Mimo to wyniki nie odbiegaj znaczco od wartoci ziemskiego natenia pola, które w Polsce waha si
od 15 - 20 A/m, co prezentuje poniszy rysunek 1 :
Wynika z niego jasno, e nie ma podstaw do odrzucenia wyszego z otrzymanych wyników.
Zastanawialibymy si jednak nad słusznoci niszego. Korzystajc jednak z innych ródeł dowiemy si, e
natenia pola ziemskiego systematycznie spada, a wic jego składowe równie. W naszym przypadku błd
bezwzgldny przekracza niewiele ponad 3%. Jest to warto na tyle niewielka, e majc na uwadze w/w fakt
spadku natenia pola ziemskiego (w naszym przypadku na przestrzeni 4 lat: 2006-2010), niszy z wyników
mo na równie uzna za poprawny. Prawdopodobnie jest on nawet bli szy rzeczywistej składowej nat enia
pola Ziemi we Wrocławiu, poniewa charakteryzuj si mniejszymi niepewnociami.
Rysunek pochodzi z instrukcji laboratoryjnej Politechniki Warszawskiej z 2006 roku do w. o takim samym
tytule, jak to przez nas wykonywane.
607735874.081.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin