Magnetometr - interpretacja wyników

[delma199]

Cześć. Czemu odczyt z osi magnetometru prostopadłej do powierzchni ziemi daje dwukrotnie wyższą wartość niż z osi skierowanej na północ? P.S. Moim zdanie odczyt z osi prostopadłej do powierzchni Ziemi powinien wynosić 0, bo oś ta skierowana jest prostopadle do linii pola magnetycznego. Dzięki za odp 🙂

[adam30010]

Pole magnetyczne ziemi można podzielić (w uproszczeniu) na dwie składowe: pionową i poziomą.

Składowa pozioma to składowa która oddziałuje na obiekty poruszające się na płaszczyźnie równoległej do ziemi.

Składowa pionowa to składowa która oddziałuje na obiekty poruszające się pionowo w górę i w dół.

Obie te składowe tworzą pole magnetyczne ziemi. To wszystko co napisałem to jest oczywiście w dużym uproszczeniu i niezbyt dokładnie zobrazowane 🙂

Ale wyniki wyszły ci nieprawidłowe; składowa pionowa powinna być 2.5 raza większa od składowej poziomej 😛 (50 mikro tesli wobec 20 mikro tesli).

[delma199]

Dzięki bardzo. Napisałem, że składowa pionowa jest około 2 razy większa, ale rzeczywiście odczyt mocno zbliża się do 2.5 raza. adam30010, potrafisz może wytłumaczyć czemu igła kompasu po ustawieniu go pionowo i tak ustawia się wzdłuż linii pola (składowej poziomej), skoro składowa pionowa powinna oddziaływać silniej?

[adam30010]

Na igłę oddziałuje pole magnetyczne będące składową wielu pół (przyjmijmy dla rozważań że dwóch - pionowego i poziomego). I nie można ich mierzyć ani rozważać oddzielnie. 

Jako że te składowe pola oddziałują na igłę jednocześnie to jednocześnie reaguje ona na oba. Jeśli masz kompas poziomo to wpływ pola pionowego jest niwelowany przez zawieszenie igły.

Dodatkowo stwierdzenie że ustawiłem go pionowo jest nie do końca poprawne. Mówimy o 3 wymiarach więc konieczne jest także określenie orientacji w przestrzeni. Stąd by opisać położenie ciała w przestrzeni konieczne jest użycie 6 współrzędnych - 3 dla położenia i 3 dla orientacji - przedmiot można dowolnie obrócić w przestrzeni nie zmieniając położenia umownego środka przedmiotu. Łatwo to sobie wyobrazić kładąc np. cukierek na stole (sorry akurat u mnie leży 😛 ) - jeśli obrócimy wzdłuż osi pionowej nie przesuwając po stole to znajdzie się on w innym położeniu. Mimo iż współrzędne położenia są takie same to orientacja ciała jest inna (obrócona). Jeśli mówimy o punkcie w przestrzeni (który nie ma długości, szerokości ani głębokości) to nie musimy określać orientacji bo można nim dowolnie obracać a i tak nie będzie różnicy.

Dlatego konieczne byłoby dokładniejsze określenie co oznacza "pionowo". Trzeba wziąć pod uwagę że kompas jako element mechaniczny ogranicza ruch igły i umożliwia jej obrót tylko wokół jednej osi. Dlatego zmieniając jego orientację (nie położenie), będzie wskazywał trochę inaczej - inaczej będą rozkładać się siły na niego oddziałujące. A siła która oddziałuje na igłę składa się dwóch sił - jedna pochodzi od składowej pionowej a druga od składowej poziomej. Zmieniając orientację kompasu zmieniasz kierunek wzdłuż którego na kompas może oddziaływać siła. Teraz po odpowiednich przekształceniach można określić wektor siły która działa na igłę (i w którego skład wchodzą siły pochodzące od obu pól). 

W odpowiednim ułożeniu kompasu będziesz mógł w stanie określić kąt który jest nazywany inklinacją magnetyczną, czyli w uproszczeniu kąt pod którym pole magnetyczne oddziałuje na igłę kompasu. Np. będąc nad biegunem magnetycznym ziemi "które jest źródłem pola magnetycznego" (pod nami) kąt ten będzie równy 90 stopni - igła będzie wskazywać pion. Będąc na równiku gdzie "pole magnetyczne jest płaskie" igła będzie wskazywać na horyzont (0 stopni). To jest tak w uproszczeniu, i z pominięciem wielu kwestii oraz uproszczeniem zagadnienia. U nas w Polsce ten kąt powinien wynosić gdzieś pomiędzy 60 a 70 stopni (nie pamiętam dokładnie), wikipedia mówi że 66 stopni.

Oczywiście przy nawigowaniu lokalnym wpływ inklinacji można pominąć (przez lokalne rozumiem sytuację że inklinacja zmienia się w wąskim zakresie), o tyle przy nawigowaniu globalnym już trzeba to uwzględnić by prawidłowo wyznaczać kierunek.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay