Měření horizontální složky magnetické indukce magnetického pole Země

Pomůcky: Busola, kruhová cívka, držák na cívku, potenciometr, plochá baterie, ampérmetr, vodiče.

Nejprve potřebujeme kruhovou cívku. Na kbelík navineme smaltovaným měděným drátem o průměru 0,3 až 0,5 mm těsně na sebe 50 až 100 závitů. Sejmeme, kbelík je kónický a jde to velmi dobře, a stáhneme nití. Nejprve svážeme na protilehlých stranách a pak omotáváním vytvoříme pevnou kruhovou cívku. Vývody připájíme ke kablíkům zakončenými banánky a pevně přitáhneme textilní lepicí páskou.

Pak připravíme držák na cívku. Krabici od papírů A4 do kopírky snížíme asi na 1/3. Vyřízneme zářezy na delších stranách, do kterých zasuneme polystyrenové hranoly 28 x 5 x 6 cm. Mezi ně sevřeme cívku tak, že střed cívky je asi 0,5 cm nad plochou hranolů. Velikost hranolů je taková, aby vznikla dostatečná plocha pro položení busoly a nechaly se společně s cívkou po skončení práce uložit do krabice.

Busolu umístíme do středu kruhové cívky, kterou natočíme tak, aby její rovina splynula se severo-jižním směrem. Osa kolmá k rovině cívky má tedy západo-východní směr. Magnetka se nachází pouze v zemském magnetickém poli. Dál potřebujeme proměnný zdroj proudu. Abychom mohli měřit ve volném prostoru, je nejvhodnější plochá baterie připojená k potenciometru 100 až 500 Ω . Proudy procházející cívkou jsou od několika do 100 mA .

Pokud cívkou prochází proud, vytvoří se v jejím středu magnetické pole s indukcí B_z kolmou na horizontální složku magnetického pole Země B_h. Magnetka již není kolmá k ose cívky, ale zaujímá směr složeného magnetického pole a s osou svírá úhel φ. Pro úhel platí . Tedy . Magnetická indukce ve středu kruhové cívky lze vyjádřit vztahem . Permeabilitu vzduchu můžeme s dostatečnou přesností ztotožnit s permabilitou vakua. Pak , kde N je počet závitů cívky, r poloměr a I proud, který jí prochází. Při měření nejprve natočíme rovinu cívky do směru magnetky. Pak potenciometrem nastavíme proud, který způsobí vychýlení magnetky asi o 25°. Poznamenáme si výchylku φ₁, pak změníme směr proudu a určíme φ₂.

Průměrná hodnota je φ = (φ₁+φ₂)/2. Proud v cívce zvýšíme tak, aby se výchylka zvětšila asi o 5°. Novou výchylku určíme opět průměrem. Postup opakujeme do výchylky asi 70°.

Zaznamenáváme do tabulky hodnoty proudu I, polohy střelky a vypočítáme vždy B_h.

Literatura:
[1] Sborník z konference Veletrh nápadů učitelů fyziky 4. Příbram 1999 str. 49
[2] FO kat. B 29 ročník, Praktická úloha