实验十二、地磁场水平分量测量.doc

305舍：王耀毅，罗兴平，吴小波，陈嘉文，郑雄，朱伯棠实验十二、地磁场水平分量测量实验概述【实验目的及要求】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【仪器及用具】亥姆霍兹线圈、罗盘、直流稳压电源、电阻值、直流电流表、换向开关、水准器【实验原理】1、 地磁场地球是一个大磁体，地球本身及其周围空间存在着磁场叫做“地球磁”，又称“磁场场”，其主要部分是一个偶极场。地心磁偶极子轴线与地球表面的两个交点成为地磁极，地磁的南（北）极实际上是地心磁偶极子的北（南）极，如图（1）。地心磁偶极子的磁轴、与地球的旋转轴NS斜交一个，11.5，所以地磁极与地理极相近但不相同，地球磁场的强度和方向随地点、时间而发生变化。2、 利用正切电流计原理，测定地磁场的水平分量。从电学的右手定则可以知道，当线圈中通过电流流过时，线圈的周围就会产生一定量的磁场，右手握拳，假设四个小手指所环绕的方向就是电流的流向，那么大拇指所指的方向就是磁场的方向。当大地磁场正交，两个矢量相加后产生磁场矢量为它们之间存在以下关系：BRBGBC 圆环线圈产生的磁场，在轴线上磁场强度计算公式为：OxBG 由此可知，矢量相加后的磁场大小与圆环线圈产生的磁场强度及大地磁场强度及它们之间的夹角有关。圆环线圈产生的磁场计算公式已经在上面给出。实验内容【实验方案设计】（测量及调节方法）测量：1、 分别测量电流源输出50mA时，圆环线圈在10匝、20匝、30匝、50匝、100匝是的罗盘转角。2、 将电流源接到30匝线端子上，调节电流大小，分别测量20mA 、40mA、60mA、80mA、100mA、150mA时的罗盘转角。调节方法：1、 实验开始前，将电流源输出旋钮调到最小位置上2、 调整机架，使罗盘指针和线圈轴线基本在一垂线上3、 将测试仪电流输出端子连接圆环线圈选定匝数的接线端上【实验过程】（应包括主要实验步骤、观察到的现象、变化的规律以及相应的解释等）1、 连接好线，调节正切电流计底座脚螺丝使水准器气泡调节至中间，这会使罗盘位于水平位置，这样线圈平面就铅直了2、 旋转整个正切电流计装置使线圈平面与罗盘磁针平行，即使线圈平面与地磁子午面一致，并使磁针的N极指向“0”刻度线，这样线圈通电后由线圈产生的磁场BG与地磁水平分量BR相互垂直。3、 旋转电流调节旋钮，改变通入正切电流计的电流值，从罗盘上读得磁针的偏转角，为了消除罗盘磁针偏心误差，需从罗盘商读的两个读数，通过调节接线使电流换向，同样在罗盘上又可读、，则偏转角4、 固定电流值，使输出电流I=50mA,使线圈匝数分别为10匝、20匝、30匝、50匝、100匝，同样方法读出、 4个读数。5、 固定线圈匝数N=30，使输出电流分别为20mA、40mA、60mA、80mA、100mA、150mA，读出、 4个读数。6、 测得一系列的偏转角值。作Itan图，由图线求出斜率b值，代入即可求得地磁场水平分量为【数据表格】（画出数据表格，写明物理量和单位）表一、I=50mA 线圈半径：R=105mm 线圈匝数10203050100罗盘偏转角正5.511.217.528.550.05.011.017.529.050.0反5.510.015.022.036.56.011.016.022.537.0线圈磁场2.9925.9848.9761.4962.992大地磁场3.1063.1373.0303.1363.164表二、N=30匝电流（mA）20406080100150罗盘偏转角正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6.8751