地磁場(chǎng)水平分量測(cè)量-供參考

1、實(shí)驗(yàn)十二、地磁場(chǎng)水平分量測(cè)量實(shí)驗(yàn)概述【實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙蟆繉W(xué)習(xí)測(cè)量地磁場(chǎng)水平分量的方法了解正切電流計(jì)的原理學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)誤差的方法【儀器及用具】亥姆霍茲線圈、羅盤、直流穩(wěn)壓電源、電阻值、直流電流表、換向開關(guān)、水準(zhǔn)器【實(shí)驗(yàn)原理】地磁場(chǎng)地球是一個(gè)大磁體，地球本身及其周圍空間存在著磁場(chǎng)叫做“地球磁”，又稱“磁場(chǎng)場(chǎng)”，其主要部分是一個(gè)偶極場(chǎng)。地心磁偶極子軸線與地球表面的兩個(gè)交點(diǎn)成為地磁極，地磁的南（北）極實(shí)際上是地心磁偶極子的北（南）極，如圖（1）。地心磁偶極子的磁軸、與地球的旋轉(zhuǎn)軸NS斜交一個(gè)，11.5，所以地磁極與地理極相近但不相同，地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向隨地點(diǎn)、時(shí)間而發(fā)生變化。利用正切電流計(jì)原理，測(cè)定地

2、磁場(chǎng)的水平分量。從電學(xué)的右手定則可以知道，當(dāng)線圈中通過電流流過時(shí)，線圈的周圍就會(huì)產(chǎn)生一定量的磁場(chǎng)，右手握拳，假設(shè)四個(gè)小手指所環(huán)繞的方向就是電流的流向，那么大拇指所指的方向就是磁場(chǎng)的方向。當(dāng)大地磁場(chǎng)正交，兩個(gè)矢量相加后產(chǎn)生磁場(chǎng)矢量為它們之間存在以下關(guān)系：BRBGBC SHAPE * MERGEFORMAT 圓環(huán)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在軸線上磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式為：OxBG 由此可知，矢量相加后的磁場(chǎng)大小與圓環(huán)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度及大地磁場(chǎng)強(qiáng)度及它們之間的夾角有關(guān)。圓環(huán)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)計(jì)算公式已經(jīng)在上面給出。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容【實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)】（測(cè)量及調(diào)節(jié)方法）測(cè)量：分別測(cè)量電流源輸出50mA時(shí)，圓環(huán)線圈在10匝、20匝、

3、30匝、50匝、100匝是的羅盤轉(zhuǎn)角。將電流源接到30匝線端子上，調(diào)節(jié)電流大小，分別測(cè)量20mA 、40mA、60mA、80mA、100mA、150mA時(shí)的羅盤轉(zhuǎn)角。調(diào)節(jié)方法：實(shí)驗(yàn)開始前，將電流源輸出旋鈕調(diào)到最小位置上調(diào)整機(jī)架，使羅盤指針和線圈軸線基本在一垂線上將測(cè)試儀電流輸出端子連接圓環(huán)線圈選定匝數(shù)的接線端上【實(shí)驗(yàn)過程】（應(yīng)包括主要實(shí)驗(yàn)步驟、觀察到的現(xiàn)象、變化的規(guī)律以及相應(yīng)的解釋等）連接好線，調(diào)節(jié)正切電流計(jì)底座腳螺絲使水準(zhǔn)器氣泡調(diào)節(jié)至中間，這會(huì)使羅盤位于水平位置，這樣線圈平面就鉛直了旋轉(zhuǎn)整個(gè)正切電流計(jì)裝置使線圈平面與羅盤磁針平行，即使線圈平面與地磁子午面一致，并使磁針的N極指向“0”刻度線，

4、這樣線圈通電后由線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)BG與地磁水平分量BR相互垂直。旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋鈕，改變通入正切電流計(jì)的電流值，從羅盤上讀得磁針的偏轉(zhuǎn)角，為了消除羅盤磁針偏心誤差，需從羅盤商讀的兩個(gè)讀數(shù)，通過調(diào)節(jié)接線使電流換向，同樣在羅盤上又可讀、，則偏轉(zhuǎn)角固定電流值，使輸出電流I=50mA,使線圈匝數(shù)分別為10匝、20匝、30匝、50匝、100匝，同樣方法讀出、 4個(gè)讀數(shù)。固定線圈匝數(shù)N=30，使輸出電流分別為20mA、40mA、60mA、80mA、100mA、150mA，讀出、 4個(gè)讀數(shù)。測(cè)得一系列的偏轉(zhuǎn)角值。作Itan圖，由圖線求出斜率b值，代入即可求得地磁場(chǎng)水平分量為【數(shù)據(jù)表格】（畫出數(shù)據(jù)表格，寫明物理量

5、和單位）表一、I=50mA 線圈半徑：R=105mm 線圈匝數(shù)10203050100羅盤偏轉(zhuǎn)角正5.511.217.528.550.05.011.017.529.050.0反5.510.015.022.036.56.011.016.022.537.0線圈磁場(chǎng)2.9925.9848.9761.4962.992大地磁場(chǎng)3.1063.1373.0303.1363.164表二、N=30匝電流（mA）20406080100150羅盤偏轉(zhuǎn)角正7.514.521.528.535.047.57.014.022.028.535.048.0反6.011.516.521.025.035.07.012.517.522.026.036.0平均角度6.87513.12519.37525.030.2541.6250.120.230.350.470