füüsika praktikum 8 (0)

Tallinna Tehnikaülikool



  Tallinna Tehnikaülikool  Füüsikainstituut  Üliõpilane:   Teostatud:   Õpperühm:   Kaitstud:  Töö nr: 8  TO:    Töö eesmärk: Maa magnetvälja  magnetilise induktsiooni  horisontaalkomponendi määramine.  Töövahendid: Tangensgalvanomeeter,  ampermeeter, ümberlüliti, reguleeritava  väljundpingega alalispingeallikas.       Skeem                                


1. Töö teoreetilised alused  Maa magnetväli on oma kujult ligilähedane magnetiseerunud kera magnetväljale. Praegusajal  asetsevad  Maa  magnetpoolused,  mille  asendid  pikkamisi  muutuvad,  suhteliselt  lähedal  geograafilistele  poolustele  (joonis  8.1).  Kanada  Geoloogiateenistuse  andmetel  on  viimasel  sajandil magnetilise lõunapooluse keskmine liikumiskiirus olnud 11 km aastas. Seejuures on  1970.  aastatest  alates  kiirus  kasvanud  40  km-ni  aastas.  Sajand  tagasi  asus  magnetiline  lõunapoolus  1900  km  kaugusel  geograafilisest  põhjapoolusest.  2005.a  oli  see  kaugus  vaid  800 km (nurkkaugus 7,30 ). Aeglaselt muutub ka Maa magnetvälja magnetilise induktsiooni  suurus. See on viimase pooleteise sajandiga nõrgenenud ≈10 %.  Maa magnetvälja magnetiline induktsioon on magnetilisel ekvaatoril suunatud  horisontaalselt, magnetilistel poolustel vertikaalselt. Maa teistes punktides on magnetiline  induktsioon suunatud mingi nurga all vertikaali suhtes, st omab nii horisontaal- kui ka  vertikaalkomponenti. Maa magnetilise induktsiooni horisontaalkomponendi suunda  nimetatakse magnetilise meridiaani suunaks. Nurka Maa magnetilise induktsiooni suuna ja  horisontaaltasapinna vahel nimetatakse inklinatsiooninurgaks (joonis 8.1 nurk β ),  geograafilise ja magnetilise meridiaani vahelist nurka antud kohas aga magnetiliseks käände-  ehk deklinatsiooninurgaks. Magnetnõel, mis võib pöörelda ainult ümber vertikaaltelje,  pöördub horisontaaltasandis Maa magnetvälja horisontaalkomponendi BH mõjul. Seda  magnetnõela omadust kasutatakse tangensgalvanomeetris Maa magnetvälja  horisontaalkomponendi määramiseks. (Maa magnetvälja horisontaalkomponendi all  mõeldakse selles töös Maa magnetvälja magnetilise induktsiooni horisontaalkomponenti.)  Selles töös kasutatav tangensgalvanomeeter koosneb nelja keeruga poolist, mille  horisontaalsele teljele on asetatud kompass (joonisel 8.2 on esitatud katseseadme  horisontaalne läbilõige). Voolu puudumisel poolis on magnetnõel orienteeritud Maa  magnetilise meridiaani sihis. Kui läbi pooli lasta alalisvool, siis magnetnõelale mõjub peale  Maa magnetvälja veel ka pooli magnetväli ja magnetnõel orienteerub summaarse magnetilise  induktsiooni sihis. Erisuunaliste magnetiliste induktsioonide liitmine on matemaatiliselt  lihtsam siis, kui nad on teineteisega risti. Kuna pooli magnetiline induktsioon on pooli  tsentris paralleelne pooli teljega, siis on otstarbekas pooli telg pöörata Maa magnetilise  meridiaantasandiga risti (joonis 8.2). 


 


2. Töö käik  Jrk nr  I, A   °  , °    tan   , T  1  0,33  28  35  31,5  0,6128  0,0000126  2  0,40  35  39  37  0,7536  0,0000125  3  0,50  40  46  43  0,9325  0,0000126  4  0,60  46  50  48  1,1106  0,0000127  5  0,70  50  53  51,5  1,2572  0,0000130  6  0,80  55  58  56,5  1,5108  0,0000124  7  0,90  58  60  59  1,6643  0,0000127  8  1,00  61  63  62  1,8807  0,0000125  9  1,10  64  65  64,5  2,0965  0,0000123  10  1,20  66  67  66,5  2,2998  0,0000123                                                                                                                                                                    =0,0000126=1,26 x 10 5  Pooli keerdude arv:    N = 4  Pooli keeru raadius:   r = 0,107m  Maa magnetvälja tugevuse horisontaalkomponendi ligikaudne väärtus Eestis on H = 13      Selle valemiga arvutades on Maa magnetvälja tugevuse horisontaalkomponendi ligikaudne  väärtus H=10        Töö  eesmärk  oli  Maa  magnetvälja  magnetilise  induktsiooni  horisontaalkomponendi  määramine. Katse andmete põhjal arvutasin tabelisse vajalikud väärtused. Viimasest lahtrist  arvutasin  kõikide  väärtuste  aritmeetilise  keskmise  ja  sain  Maa  magnetvälja  horisontaalkomponendi  .  Selle  kaudu  sain  valemit  kasutades  arvutada  Maa  magnetvälja  magnetilise  induktsiooni  horisontaalkomponendi  väärtuse  Eestis,  mis  tuli  10 ,  aga  konspektist leitud väärtus on 13 . Vastuse erinevus võib tuleneda katseandmete ebatäpsuselt  või siis nurkade kaudu arvutatud tangensite väärtuste pärast. Suurusjärk on mõlemal väärtusel  sama.