RSS  e-mail  sitemap

Vzdálená internetová laboratoř

logo gymkt

Fyzikální pokusy řízené přes Internet

Gymnázium J. Vrchlického, Klatovy

úvod experimenty o laboratoři kontakt odkazy

Určení horizontální složky mag. pole Země

Pracovní úkol a postup měření

Dále experiment

Pracovní úkol:

  1. Proměřte závislost úhlu vychýlení kompasu v magnetickém poli Země na velikosti procházejícího elektrického proudu přes Helmholtzovy cívky (resp. na magnetickém poli generovaným Helmholtzovými cívkami). Získanou závislost vyneste do grafu.

  2. Určete přibližnou (orientační) hodnotu zemského magnetismu z elektrického proudu (magnetismu Helmholtzových cívek), při které je výchylka střelky kompasu 45°.

  3. Přepočítejte závislost získanou v bodě 1. na závislost funkce tangens úhlu odchýlení střelky kompasu (tgφ) na magnetickém poli generovaným Helmholtzovými cívkami B. Horizontální složku magnetického pole Země BH určete jako směrnici lineární regrese hodnot získané závislosti.

 



Postup měření

  1. Spustíme vzdálený experiment NICoL.

  2. Pomocí řídicích prvků (viz dále) postupně nastavujeme různé teploty elektrického proudu do Helmholtzových cívek.

  3. Pro různé hodnoty elektrického proudu odečítáme výchylku střelky kompasu a zapisujeme naměřené hodnoty do tabulky.1)

  4. Nastavíme velikost elektrického proudu tak, aby byla výchylka 45°. Hodnotu proudu a příslušného úhlu uložte do tabulky.

  5. Po naměření potřebného počtu dat, experimentální hodnoty uložíme na disk svého PC a vzdálenou úlohu ukončíme.

  6. Otevřeme získaný soubor v tabulkovém kalkulátoru (MS Excel, Oo Calc, Kingsoft Spreadsheets…).

  7. V tabulkovém kalkulátoru sestrojíme graf závislosti úhlu výchylky střelky kompasu na velikosti elektrického proudu cívkami.

  8. Tvar závislosti by se měl podobat funkci arctg.

  9. Hodnoty elektrického proudu přepočítáme na hodnotu magnetické indukce generované Helmholtzovými cívkami, dle dříve uvedeného vzorce (2):

    B = 
    (  4  ) 3/2

    5
    · μ0·   N.I 

    r

    ve kterém:  N - počet závitů každé z cívek; N = 240
    r  [m]  - poloměr cívek; r = 15 cm
    I  [A]  - elektrický proud v cívkách
    φ  [°]  - odchylka magnetické střelky odpovídající proudu I
    μ0  [T.m/A]  - permeabilita vakua (vzduchu); μ0 = 4π.10-7 T.m/A

  10. Do nového grafu vyneseme závislost funkce tangens úhlu vychýlení střelky kompasu (tgφ) na právě získaných hodnotách magnetické indukce B Helmholtzových cívek. Získaná závislost by měla mít tvar lineární funkce (přímé úměry).

  11. Získanou závislost proložíme v tabulkovém kalkulátoru lineární (y = a.x + b) se zobrazenými koeficienty regrese.2)

  12. Hodnota lineárního koeficientu a v rovnici regrese úzce souvisí s hledanou hodnotou magnetické indukce horizontální složky zemského magnetismu BH.

  13. Uvědomíme-li si, že (viz kap. Měření - platné vztahy):

    a  BH ·  [ r  ·
    (  5  ) 3/2

    4
    ]

     μ0.N 

    stačí vyčíslit hodnotu výrazu v závorce a pak vydělit jí hodnotu právě získaného lineárního koeficientu a.

  14. Srovnáme určenou hodnotu BH s hodnotou magnetického pole, při kterém došlo k vychýlení magnetické střelky o 45°. Obě hodnoty by se v mezích odchylky měly shodovat s hodnotou magnetické indukce odpovídající ČR.


 
1)

Ovládací panel též zobrazuje hodnoty magnetické indukce pole Helmholtzových cívek. Tato hodnota je vypočtena z velikosti elektrického proudu (dle vzorce výše), a proto není do tabulky ukládána.

2)

Závislost mezi tgφ a el. proudem I je přímá úměra. Zdá se tedy, že by bylo výhodné hledat závislost z lineární regrese tvaru y = a.x. Při měření se však může projevit drobná systematická chyba (způsobená třením střelky při otáčení), která se v naměřené závislosti projeví posunem křivky tak, že přímka neprochází počátkem. Přesnější určení směrnice přímky tedy získáme z tvaru obecnější regresní přímky.


Dále experiment

  nahoru
Free counters!
© 2011-17 by N.P.C.