Meranie indukcie MP Zeme Meranie indukcie MP Zeme na strednej školena strednej škole

PaedDr. Peter Horváth, PhD.

Meranie magnetického poľa Zeme jednoduchými

pomôckami

námety od:Zdeněk Polák (Náchod)

Peter Demkanin (Bratislava)

Magnety 0,01 T – 0,5 TElektromagnety 2 T až 100 T.

Magnetické pole Zeme – Fe jadro

Severný zemepisný je v blízkosti južného magnetického pólu

MP chráni život na Zemi pred ionizujúcim žiarením

Polárna žiara

Obrázky polárnej žiary sú z Wikipédie

Obrázky polárnej žiary sú z Wikipédie

Aurora australis, satelit NASA 11. septembra 2005, Wikipédia

Meranie MP Zeme na Slovensku pracovisko v Hurbanove pred 100 rokmi

Meranie MP Zeme na Slovensku pracovisko v Hurbanove

V našich zemepisných šírkachmagnetická indukcia približne 5.10-5 T,

z toho horizontálna zložka 2. 10-5 T.

Marián Kíreš, http://kekule.science.upjs.sk

Hans Christian Ørsted, 14.8.1777 – 9.3.1851

1820 – súvislosť elektriny a magnetizmu(1802 - Gian Domenico Romagnosi)

Meranie horizontálnej zložky MP pomocou cievky

Princíp spočíva v porovnávaní veľkosti magnetického poľa vytvoreného

elektrickým prúdom prechádzajúcim cievkou a veľkosti horizontálnej zložky

magnetického poľa Zeme.

100 4,5 V

l

A

μ permeabilita prostredia (pre vzduch približne ako pre vákuum 4.10-7 N.A-2)

N počet závitov cievky

I  prúd prechádzajúci cievkou

l dĺžka cievky.

lINB ..C

Magnetické pole vytvorené prúdom v strede dutiny cievky:

BZ

BC

B

Z

C

BBtg

Ak nastavíme = 45°, BC = BZ

Meranie horizontálnej zložky MP pomocou cievky

cievka (15 závitov, priemer 7 cm)magnetka

4,5 V baterka100 Ω potenciometer

ampérmeter (do 300 mA)

100 4,5 V

l

A

Meranie horizontálnej zložky MP pomocou tangentovej buzoly

Princíp spočíva v porovnávaní veľkosti magnetického poľa vytvoreného

elektrickým prúdom prechádzajúcim závitom, resp. závitmi a veľkosti

horizontálnej zložky magnetického poľa Zeme.

100

4,5 V

A

BZ

BC

B

Z

C

BBtg

Ak nastavíme = 45°, BC = BZ

dINBB..

Magnetické pole vytvorené prúdomv strede dutiny:

μ permeabilita prostredia (pre vzduch približne ako pre vákuum 4.10-7 N.A-2)

N počet závitov

I prúd prechádzajúci závitmi

d priemer závitov

Profesionálne vyrobená tangentová buzola,prúd 2 A, ampérmeter, 4,5 V baterka

Naša cievka, 54 závitov, priemer 20 cm

Naša cievka, 54 závitov, priemer 20 cm

Meranie horizontálnej zložky MP pomocou vyrobenej tangentovej buzoly

cievka (54 závitov, priemer 20 cm)krabica z xeroxového papiera

buzola (kompas)4,5 V baterka

100 Ω potenciometerampérmeter (do 300 mA)

100

4,5 V

A

Zapojenie

Detaily merania

Detaily merania

Roztočený závitNa Zemi sa nachádzame v jej magnetickom

poli.

Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie tvrdí, že ak dôjde k časovej zmene magnetického indukčného toku v závite,

indukuje sa v ňom napätie U.

ΔtΔΦU

Magnetický indukčný tok

B.SΦ Keď roztočíme vodič v magnetickom poli Zeme, meníme počas točenia neustále

plochu závitu, ktorou prechádzajú magnetické indukčné čiary. Tým meníme

magnetický indukčný tok a v závitesa indukuje napätie.

ΔtΔΦU

Milivoltmetrom môžeme odmerať veľkosť maximálneho indukovaného napätia a z tejto

hodnoty dopočítať veľkosť magnetickej indukcie Zeme.

mV

Veľkosť indukovaného napätia môžeme vyjadriť (mínus nepotrebujeme písať):

ΔtΔSBU .

Ak odmeriame maximálnu hodnotu napätia UM, môžeme vypočítať priemernú (efektívnu) hodnotu

indukovaného napätia Uef :

Mef 22UU

mV

S

Maximálna zmena plochy je 2S. Táto zmena sa udeje za polovicu periódy,

2

2.ef T

SBU

mV

S

STUB

4.ef

Meranie indukcie MP pomocou točenia závitu

pevný drôt (20 m)milivoltmeter

stopkydĺžkové meradlo

kompas na určenie správneho smeru

Ďakujem za pozornosť

http://fyzikus.fmph.uniba.sk/vysielanie

http://www.skola.sk/fyzika

http://www.skola.sk/bratislava