地磁场水平分量的测量.docx

地磁场水平分量的测量【摘要】:地磁场水平分量(horizontal component of geomagnetic fiel)：地磁场 的总磁场强度矢量T在参考坐标系的XOY水平面上的投影，称为地磁场水平分量， 通常用符号H表示水平分量的数值在赤道附近最大，约为0.03〜0.04mT，由 赤道向两极数值逐渐减小，两极为零地球上除高纬度地区以外，大部分地区地 磁场水平分量是大致指北的，这个方向称为磁北中国由南到北，水平分量逐渐减小，约从0.04到0.02mT关键词】：地磁场水平分量、亥姆霍兹线圈、正切电流【引言】：地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分基本磁场 是地磁场的主要部分，起源于地球内部，比较稳定，属于 静磁场部分变化磁场包括地磁场的各种短期变化，主要 起源于地球内部，相对比较微弱地球变化磁场可分为平 静变化和干扰变化两大类型行军、航海利用地磁场对指 南针的作用来定向人们还可以根据地磁场在地面上分布 的特征寻找矿藏地磁场的变化能影响无线电波的传播 当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时，远距离通 讯将受到严重影响，甚至中断假如没有地磁场，从太阳发出的强大的带电粒子 流(通常叫太阳风)，就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。

在这种高 能粒子的轰击下，地球的大气成份可能不是现在的样子，生命将无法存在所以 地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要地磁场强度大约是0.5-0.6高斯，也就是5-6*E-5特斯拉(50-60 〃T)实验目的】:1, 学习测量地磁场水平分量的方法2, 了解正切电流计的原理3, 学习分析系统误差的方法【实验原理】：亥姆霍兹线圈(Helmholtz coil)是一 种制造小范围区域均匀磁场的器件由于亥 姆霍兹线圈具有开敞性质，很容易地可以将 其它仪器置入或移出，也可以直接做视觉观 察，所以，是物理实验常使用的器件因德 国物理学者赫尔曼•冯•亥姆霍兹而命名亥姆霍兹线圈是由一对完全相同的圆形导体线圈组成米用直角坐标系，这 两个半径为 的圆形线圈的中心轴都与2-轴同轴两个圆形线圈的Z-坐标分别 为O与每一个导体线圈载有同向电流设定可以使得在两个线圈中心位置0（即原点）的磁场，其不均匀程度极小 化这动作促使，也意味着领先的非零微分项目是，稍后会对这论点做更详 细解释但是，这样做仍旧会圈平面跟Z-轴相交处与0点之间遗留大约7% 磁场数值的差别在某些应用中，亥姆霍兹线圈可以用来抵消地磁场，制造出接近零磁场的区 域。

关于在空间任意位置的精确磁场计算，需要应用到贝索函数或椭圆函数与其 相关技巧沿着线圈的中心轴（z-轴），涉及到的计算比较简单，可以应用泰勒 展开，将磁场展开为的幕级数采用直角坐标系，以亥姆霍兹线圈的中心位置 为z-轴的原点0由于对于xy-平面的对称性，奇数幕项目必等于零经过调整 两个线圈之间的距离，可以使得0点成为拐点，则可以保证级项目为零，因 此领先不均匀项目是 级项目在中心位置0点，磁场为：顷窖 （1）其中，仲;,=4n X10"-7 H/m是磁常数将指南针放置在亥姆霍兹线圈的两线圈中心位置，并调整指南针位置使指南 针方向与两线圈连线方向垂直，给线圈通同向电流，指南针指针发生偏转，记录 偏转角度Aa因为两磁场方向是正交的，偏转后的指针方向即两个磁场方向的矢量和地磁场水平分量B2所加磁场B1所以 B2=B1/tan a （2）B1由（1）式算出实验仪器】：亥姆霍兹线圈、指南针、电流表、滑动变阻器、直流稳压电源、导线若干【实验内容】：1. 连接电路，调整好指南针位置，接通电源，记录指针初始位置；2. 调整滑动变阻器，指针发生偏转，记录偏转角度△ a，电流表示数I，并由(1) (2)式计算地磁场水平分量B2,其中R=10cm，是磁常数，n=700匝。

3. 重复测量几次，计算B2平均值数据处理】:序号项目 〜J123456偏转角度^ a /度64.032.473.966.570.460.5电流I/mA11.443.6619.4612.9415.629.62所加磁场B1/mT0.0720.0230.1220.0810.0980.061地磁场水平分量 B2/mT0.03510.03620.03520.03520.03490.0345平均值/mT0.0352【结论】：本地区地磁场水平分量约为0.0352mT误差分析】：1. 实验室中部分仪器内有永磁体，对测量有影响2. 实验室中存在基底磁场3. 电流及指南针偏转角度测量不精准4. 温度等【参考文献】：1. 《大学物理实验教程》［科学出版社2009年8月第一版］2. 百度百科等。