Fyzika ve 14M

Magnetické pole Země

Když jsme se žáky třídy 14M SPŠST Panská probrali základní parametry magnetického pole, prozkoumali magnetické pole cívky a vyřešili několik kvantitativních úloh na dané téma, přišel jsem jednou do třídy a napsal na tabuli téma hodiny: Magnetické pole Země.

„Prozkoumáme teď magnetické pole Země a pokusíme se určit velikost horizontální složky jeho magnetické indukce,“ říkám a píšu příslušný úkol pro měření na tabuli.

„Nejdříve ale musíme vědět, jak magnetické pole Země vypadá,“ usmívám se a obracím se do třídy. Žáci už tuší, že se budu ptát. A jejich tušení je správné!

Postupně jsme tedy se žáky ujasnili, kde je severní a kde jižní magnetický pól Země, jak vypadají magnetické indukční čáry magnetického pole Země a jaký je jejich směr.

„V zadání jsem chtěl proměřit velikost horizontální složky magnetické indukce Země. Jak tahle složka vypadá?“ nepolevuji ve svých dotazech.

Po několika minutách, během kterých geometrická představivost žáků pracovala na maximální výkon, se na tabuli objevuje obrázek, pomocí kterého začíná být tento pojem jasný všem ve třídě.

„A jak tuhle veličinu budeme měřit?“ obracím se opět na žáky. „A uvědomte si, že jsme to už dělali a podobný experiment jste si všichni sami zkusili,“ upozorňuji.

Po chvíli přemýšlení se začíná rodit koncept měření zadané veličiny. Stačí k tomu cívka, do jejíž dutiny vložíme kompas tak, aby na počátku měření, kdy cívkou neprochází žádný elektrický proud, byla střelka kompasu kolmá na podélnou osu cívky. Když pak začne cívkou procházet elektrický proud, vychýlí se střelka ze své počáteční polohy. Na základě měření elektrického proudu a úhlu, o který se střelka vychýlila, budeme schopní vypočítat hledanou velikost horizontální složky magnetické indukce magnetického pole Země. Jako cívka posloužil model solenoidu vyrobený z PET láhve a měděného drátu. Ač vyrobená cívka nesplňovala parametry, které umožňují cívku nazývat solenoid, výpočty provedené s využitím vztahu platného právě pro solenoid vedly ke zdárnému cíli: měřená veličina vycházela velmi přesně.

„Jak vidíte, naměřili jsme s takto jednoduše vyrobenou cívkou veličinu v řádu desítek mikrotesla. Naměřená hodnota přitom odpovídá realitě,“ shrnuji na závěr měření jeho přínos pro žáky.

Doufám, že měření přispělo k dalšímu hlubšímu pochopení vlastností magnetických polí a vzájemných souvislostí.

Průběh měření zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl