Busola - Prawo Biota-Savarta

Nasza ocena:

5
Pobrań: 133
Wyświetleń: 1232
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Busola - Prawo Biota-Savarta - strona 1 Busola - Prawo Biota-Savarta - strona 2 Busola - Prawo Biota-Savarta - strona 3

Fragment notatki:

Zagadnienia teoretyczne. Gdy przez przewodnik przepływa prąd, wytwarza się wokół niego pole  magnetyczne.  Prawo Biota-Savarta służy do obliczania indukcji dB pola  magnetycznego wytworzonego przez element prądu.  By obliczyć indukcję pola w  punkcie P, korzystamy ze wzoru: dB Ids r     0 2 4 sin gdzie r jest odległością elementu prądu od punktu P, a  θ kątem pomiędzy tym  promieniem a elementem dl.  Kierunek wektora indukcji pola jest równy kierunkowi  wektora dl ⋅r. Ziemia, jak i wiele innych planet, posiada własne pole magnetyczne: Pole jest to przedstawione w każdym punkcie przestrzeni za pomocą  całkowitego wektora pola, określonego (w zależności od układu współrzędnych) przez  różne składowe: całkowite natężenie H, składową poziomą Hh i pionową Hp, deklinację  (kąt miedzy południkiem magnetycznym i geograficznym, co wynika z różnej lokalizacji  tych dwóch typów biegunów) i inklinację (kąt między wektorem pola a poziomem).   Ponieważ ten kąt zmienia się od 0 do 90 ° od równika magnetycznego do bieguna,  oczywistą sprawą jest że składowa pozioma (która jest ściśle powiązana z inklinacją)  będzie się również w podobny sposób zmieniać. Ciekawostką jest fakt, że bieguny magnetyczne nieco przesuwają swoje  położenie z roku na rok.  Ziemskie pole magnetyczne wykazuje nieregularne zmiany  kierunku i natężenia, wywołane przez burze magnetyczne, które pojawiają się w czasie  największej aktywności na powierzchni Słońca.  Co więcej, co 960 lat bieguny  zamieniają się miejscami, co zmienia kierunek pola magnetycznego.  To wszystko ma  oczywiście swój wpływ na zmienne wartości poziomej składowej magnetyzmu  ziemskiego i trudność powtórzenia dwa razy tych samych wyników. Do mierzenia składowej poziomej magnetyzmu ziemskiego można użyć busoli  stycznych.  Busola ta jest właściwie galwanometrem z ruchomym magnesem, który w  większości przypadków jest po prostu igłą kompasu.  Jeżeli przez uzwojenie busoli  puścimy prąd elektryczny, na igłę oprócz pola magnetycznego Ziemi będzie działać pole  magnetyczne prądu w uzwojeniu.  Zmieniając natężenie prądu spowodujemy zmianę  wychylenia igły o kąt  α, co wynika z faktu, że oba pola magnetyczne się sumują. Ponieważ natężenie pola magnetycznego ziemi tworzy z płaszczyzną  powierzchni Ziemi kąt  ϕ, można je rozbić na składową poziomą i pionową.  Ponieważ  igła kompasu jest zamontowana w pozycji horyzontalnej, widać że działa na nią siła 

(…)

… do zwojów źródło prądu stałego, korygowane potencjometrem i
sprawdzane na amperomierzu cyfrowym. Mierzono wychylenie igły dla prądu od 0.0A
do 4.0A co 0.5A. Pomiary wykonano dla prądu płynącego w obu kierunkach i
zapisano w tabeli na pierwszej stronie.
Opracowanie wyników pomiarów
Korzystając ze wzoru podanego wcześniej, H h 
I N ctg
, policzono
2r
wartość składowej poziomej dla każdego z pomiarów…
… wypadkowych ziemi i busoli, po
kilku przekształceniach otrzymamy wzór na składową poziomą pola magnetycznego
Ziemi:
Hh 
I N ctg
2r
Dodatkowo busola stycznych może służyć jako amperomierz. Ponieważ liczba
zwojów i promień uzwojenia busoli są stałe, jak również składowa pozioma
magnetyzmu ziemskiego, określając je wszystkie jako stałą k, otrzymujemy wzór I=k⋅tg
α. W tym przypadku bardzo prostą sprawą…
…, by można było realistycznie ocenić lub wyliczyć błąd pomiaru.
Poczynając od trudności zmierzenia rzeczywitego promienia zwojów z dokładnością
większą niż pół centymetra, poprzez niemożliwe do zmierzenia tarcie w igle
magnetycznej, zużyty potencjometr na którym ustawienie żądanego natężenia prądu
graniczyło z cudem, zbyt małą dokładność podziałki skali busoli, aż do braku osłony
igły przed chociażby oddechem operatora…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz