Fyzika v 15M

Magnetické pole Země

V rámci laboratorních prací z fyziky se žáky občas proměřujeme hodnoty vybraných fyzikálních veličin. Ze všeho nejraději proměřuji se žáky hodnoty známých fyzikálních veličin, kdy žáci klidně i předem vědí, jaká hodnota jim má vyjít. A čím menší hodnota fyzikální veličiny je, tím raději používám pro dané měření běžně dostupné předměty a pomůcky.

Nejinak tomu bylo ve třídě 15M SPŠST Panská. Po probrání magnetického pole přímého vodiče i cívky jsem žáky vyzval, že budeme měřit velikost horizontální složky magnetické indukce magnetického pole Země. Název byl na první pohled šílený, ale poměrně rychle se nám jej podařilo dešifrovat a udělat si představu, co to znamená. Částečně k tomu možná pomohly i obrázky, které je ne příliš krásně črtal na tabuli.

Když bylo vyjasněno, co budeme měřit, začal jsem se ptát, jak to budeme měřit.

Po několika návodných otázkách žáci poměrně rychle přišli na souvislost magnetického pole cívky, konkrétně dříve probíraného solenoidu, a magnetického pole Země. Přinesl jsem tedy z kabinetu podomácku vyrobené modely cívek.

„Ačkoliv poměr mezi délkou a průměrem cívky není v tomto případě takový, jaký by pro solenoid měl být, přesto budeme s touto cívkou měřit,“ řekl jsem, když se žákům mnou vyrobený solenoid zdál mimo dříve uvedenou definici.

Postupně žáci nakreslili obvod, pomocí kterého budeme měřit, ujasnili jsme si vztah mezi vektory magnetických indukcí magnetického pole cívky a magnetického pole Země a odvodili jsme příslušný vztah.

„Mimochodem, nyní vidíte důvod, proč se občas používá termín tangentová buzola. Závislost azimutu, tedy úhlu, který svírá příslušný směr se severojižním směrem, na směru výsledné magnetické indukce složených magnetických polí cívky a Země je totiž popsána funkcí tangens,“ upozorňuji.

Pak už žáci sestavili příslušný obvod a začali proměřovat závislost natočení střelky kompasu na elektrickém proudu procházejícím cívkou. Se znalostí počtu závitů a délky použité cívky pak dopočítali hledanou velikost horizontální složky magnetické indukce magnetického pole Země. A shoda s teoretickou hodnotou byla výborná!

V rámci tohoto měření žáci využili své dosavadní znalosti o magnetickém poli cívky, skládání magnetických polí a řadu dalších. Výsledkem měření pak bylo určení velikosti příslušné magnetické indukce, která je v řádu desítek mikrotesla! A to bylo proměřeno běžně dostupnými prostředky a podomácku vyrobeným modelem cívky!

Průběh proměřování magnetického pole Země je zobrazen na fotografiích.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl