實(shí)驗(yàn)十二、地磁場水平分量測量

1、.實(shí)驗(yàn)十二、地磁場水平分量測量實(shí)驗(yàn)概述【實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙蟆?、 學(xué)習(xí)測量地磁場水平分量的方法2、 了解正切電流計(jì)的原理3、 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】1、 地磁場地球是一個(gè)大磁體，地球本身及其周圍空間存在著磁場叫做“地球磁”，又稱“磁場場”，其主要部分是一個(gè)偶極場。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，地球磁場的強(qiáng)度和方向隨地點(diǎn)、時(shí)間而發(fā)生變化。

2、2、 利用正切電流計(jì)原理，測定地磁場的水平分量。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，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的方向。當(dāng)大地磁場正交，兩個(gè)矢量相加后產(chǎn)生磁場矢量為它們之間存在以下關(guān)系：BRBGBC 圓環(huán)線圈產(chǎn)生的磁場，在軸線上磁場強(qiáng)度計(jì)算公式為：OxBG 由此可知，矢量相加后的磁場大小與圓環(huán)線圈產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度及大地磁場強(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)】（測量及調(diào)節(jié)方法）測量：1、 分別測量電流源輸出50mA時(shí)，圓環(huán)線圈在10匝、20匝、3

3、0匝、50匝、100匝是的羅盤轉(zhuǎn)角。2、 將電流源接到30匝線端子上，調(diào)節(jié)電流大小，分別測量20mA 、40mA、60mA、80mA、100mA、150mA時(shí)的羅盤轉(zhuǎn)角。調(diào)節(jié)方法：1、 實(shí)驗(yàn)開始前，將電流源輸出旋鈕調(diào)到最小位置上2、 調(diào)整機(jī)架，使羅盤指針和線圈軸線基本在一垂線上3、 將測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）1、 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2、 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

4、，并使磁針的N極指向“0”刻度線，這樣線圈通電后由線圈產(chǎn)生的磁場BG與地磁水平分量BR相互垂直。3、 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4、 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)。5、 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)。6、 測得一系列的偏轉(zhuǎn)角值。作Itan圖，由圖線求出斜率b值，代入即可

5、求得地磁場水平分量為【數(shù)據(jù)表格】（畫出數(shù)據(jù)表格，寫明物理量和單位）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2.9925.9848.9761.4962.992大地磁場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