Επιστροφή στο αρχικό μενού

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ

Υλικa που θα χρειαστοyν:

1. Ένα πολύμετρο

2. Μια πυξίδα

3. Μια μπαταρία των 1,5V

4. Καλώδιο περίπου 2m που να καταλήγει σε δύο κροκοδειλάκια.

5. Δύο στεφάνια για κέντημα

6. Ένα κομμάτι ξύλινης σανίδας 3cm x 12cm

7.  Kόλλα ατλακόλ

8.  Ξύλινη βάση.

Κατασκεyh:

Η κατασκευή μας έγινε με δύο στεφάνια κυκλικά από αυτά που χρησιμοποιούν οι γυναίκες για να το κέντημα. Μπορούμε να προμηθευτούμε αυτά τα στεφάνια από ένα μαγαζί ψιλικών. Κολλάμε τα στεφάνια με ατλακόλ και αυτομάτως δημιουργείται και το κατάλληλο αυλάκι ώστε να τυλιχτούν οι σπείρες του καλωδίου. Στη μέση του στεφανιού που δημιουργήσαμε κολλάμε μια μικρή σανίδα ώστε να μπορεί να στερεώνεται η πυξίδα, όπως φαίνεται και στο σχήμα. Τη κατασκευή τη στηρίζουμε σε μια ξύλινη βάση.

Μετρhσεις:

Ο τρόπος με τον οποίο θα μετρήσουμε το μαγνητικό πεδίο της γης είναι να το συγκρίνουμε με ένα γνωστής έντασης μαγνητικό πεδίο. Ένα γνωστής έντασης μαγνητικό πεδίο είναι αυτό που δημιουργείται στο κέντρο κυκλικού αγωγού γνωστής ακτίνας που διαρρέεται από γνωστό ρεύμα. Ο τύπος που δίνει την ένταση του μαγνητικού πεδίου στο κέντρο του κυκλικού αγωγού είναι

:

Για να κάνουμε την απαραίτητη σύγκριση τοποθετούμε τη πυξίδα στο κέντρο του αγωγού και βρίσκουμε τη διεύθυνση βορά - νότου. Στρέφουμε τον κυκλικό αγωγό έτσι ώστε το επίπεδό του να βρίσκεται πάνω στη διεύθυνση βορά - νότου. Στη συνέχεια τροφοδοτούμε τον αγωγό με ρεύμα εφαρμόζοντας τάση 1.5V. Η βελόνα της πυξίδας στρέφεται αφού το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται στο κέντρο του αγωγού, ως γνωστό έχει διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο του αγωγού. Η βελόνα ισορροπεί στη διεύθυνση της συνισταμένης των δύο εντάσεων. Όπως φαίνεται και από το παρακάτω σχήμα των διανυσμάτων θα ισχύει η σχέση:

Β_γης=Β_{κ.αγωγού}/εφφ

άρα:

επειδή η μέτρηση της γωνίας γίνεται με μικρή ακρίβεια, γι’ αυτό διπλασιάζουμε κάθε τόσο το ρεύμα αυξάνοντας τον αριθμό των σπειρών και μετράμε την αντίστοιχη γωνία. Στη συνέχεια βρίσκουμε την εφαπτομένη της γωνίας και κάνουμε τη γραφική παράσταση του ρεύματος σε συνάρτηση με την εφ της γωνίας. Η γραφική αυτή παράσταση είναι ευθεία που περνάει από την αρχή των αξόνων. Η κλίση αυτής της ευθείας, όπως μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε από τη παραπάνω σχέση ισούται με:

γνωρίζοντας πλέον τη κλίση της παραπάνω ευθείας μπορούμε να υπολογίσουμε την οριζόντια συνιστώσα του γήινου μαγνητικού πεδίου. Στο πείραμά μας πήραμε τις παρακάτω μετρήσεις.

Α/α	Αριθμός σπειρών	Γωνία εκτροπής φ σε μοίρες	εφφ x 10-2
1	1	10	17,6
2	2	20	36,4
3	3	30	57,7
4	4	38	78,1
5	5	45	100,0
6	6	50	119,2

Στις μετρήσεις μας μετρήσαμε το ρεύμα 360mA. Η ακτίνα του κυκλικού αγωγού μετρήθηκε και βρέθηκε 6cm.

Από τη κλίση της πειραματικής ευθείας και από τα παραπάνω πειραματικά δεδομένα υπολογίσθηκε η ένταση του μαγνητικού πεδίου της γης ίση με:

Β_γης = 2,14x10^-5Τ

Στην Ελλάδα τα βιβλία γράφουν ότι η οριζόντια μαγνητική συνιστώσα είναι ίση με     2,5 x10^-5Τ.

Άρα το πειραματικό σφάλμα μέτρησης είναι περίπου 13% ένα πολύ καλό πειραματικό αποτέλεσμα. Μήπως μπορείτε να εντοπίσετε τις πηγές αυτού του πειραματικού σφάλματος;

Ó Πάνος Μουρούζης