地磁场水平分量的测量-实验

实验二十五 地磁场水平分量的测量一 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二 仪 器 和 用 具亥姆霍兹线圈、罗盘、直流稳压电源、电阻箱、直流电流表、换向开关，水准器。

三 实 验 原 理1． 地磁场与地磁要素地球是一个大磁体，地球本身及其周围空间存着磁场叫做“地球磁场”又称地磁场，其主要部分是一个偶极子轴线与地球表面的两个交点称为地磁极，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m m S N 与地球的旋转轴NS 斜交一个角度o 5.11,00≈θθ。

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。

地球表面任何一点心地磁场的磁感应强度矢量B 具有一定的大小和方向。

在地理直角坐标系中如图2所示。

O 点表示测量点，x 轴指向北，即为地理子午线（经线）的方向；y 轴指向东，即为地理纬线方向；z 轴垂直于地平面而指向地下。

XOy 代表地平面。

B 在xOy 平面上的投影//B 称为水平分量，水平分量所指的方向就是磁针北极所指的方向，即磁子午线的方向；水平分量偏离地理真北极的角度D 称为磁偏角，也就是磁子午线与地理子午线的夹角。

由地理子午线起算，磁偏角东为正，西偏为负。

B 偏离水平面的角度I 称为磁倾角。

在北半球的大部分地区磁针的N 极下倾，而在南半球，则磁针的N 极向上仰，规定N 极下倾为正，上仰为负。

B 的水平分量//B 在x 、y 轴上的投影，分别称为北向分量x B 和东向分量y B ；B 在Z 轴上的投影z B 称为垂直分量。

故某一地点O的地磁要素有：⑴地磁场总磁感应强度B ，⑵磁倾角I ，⑶磁偏角D ，⑷水平分量//B ，⑸垂直分量z B ，⑹北向分量x B ，⑺东向分量y B 。

不难看出，它们是B 在各个坐标体系中的坐标值，比如z y x B B B ,,就是B 在直角坐标系中的坐标值，而,,//B B z D 和D 、//B 、I 则分别是B 在柱面坐标系和球坐标系中的坐标值，这三种坐标体系是彼此独立的，在它们之间，存在着如下的变换关系：图1图2zy x z y x B B B B B B tgI B B D B B D B B 2//2222//2//////,,,sin ,cos +=+==⋅=⋅= I B I B B z csc sec //⋅=⋅=；x yB B tgD = （1）如果知道其中独立的三个，其它四个就可以计算出来。

一、实验目的1. 理解磁场的基本概念和特性。

2. 掌握利用不同方法测量磁场的方法和原理。

3. 通过实验加深对电磁学基本定律的理解。

4. 培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理磁场是描述磁力作用的空间状态，其基本单位是特斯拉（T）。

本实验主要涉及以下几种磁场测量方法：1. 螺线管磁场测量：利用安培力定律，通过测量电流和螺线管几何尺寸来计算磁场强度。

2. 霍尔效应磁场测量：利用霍尔效应，通过测量霍尔电压和霍尔系数来计算磁场强度。

3. 地磁场测量：利用磁针或磁强计测量地磁场的水平分量和垂直分量。

三、实验器材1. 螺线管实验装置：螺线管、电流表、安培计、尺子等。

2. 霍尔效应实验装置：霍尔元件、稳压电源、毫伏表、导线等。

3. 地磁场测量装置：磁针或磁强计、指南针、水平仪等。

四、实验步骤1. 螺线管磁场测量：1.1. 将螺线管连接到稳压电源和电流表上。

1.2. 通过调节稳压电源，使电流表显示一定电流值。

1.3. 使用尺子测量螺线管的长度、直径和匝数。

1.4. 根据安培力定律计算螺线管内的磁场强度。

2. 霍尔效应磁场测量：2.1. 将霍尔元件连接到稳压电源和毫伏表上。

2.2. 调节稳压电源，使电流表显示一定电流值。

2.3. 使用指南针或磁强计确定磁场方向。

2.4. 通过测量霍尔电压和霍尔系数，计算磁场强度。

3. 地磁场测量：3.1. 将磁针或磁强计放置在水平面上。

3.2. 使用水平仪调整磁针或磁强计，使其水平。

3.3. 使用指南针确定磁场方向。

3.4. 记录磁针或磁强计的读数，计算地磁场的水平分量和垂直分量。

五、实验结果与分析1. 螺线管磁场测量：1.1. 通过实验数据，计算得到螺线管内的磁场强度为X特斯拉。

1.2. 对比理论计算值，分析误差来源。

2. 霍尔效应磁场测量：2.1. 通过实验数据，计算得到磁场强度为Y特斯拉。

2.2. 对比理论计算值，分析误差来源。

3. 地磁场测量：3.1. 通过实验数据，计算得到地磁场的水平分量和垂直分量分别为Z特斯拉和W特斯拉。

地磁场水平分量的测量-实验
实验用的仪器有：一组磁力计、一台多参数计（带有计算机和配件）以及许多必要的设备。

实验步骤：
第一步：将磁力计放置在位置A上，然后于多参数计上复位，以消除以前在读取中可能存在的数据。

第二步：在多参数计上设置参数，以读取A处磁力计的地磁场水平分量值。

第四步：重复第二步和第三步的操作，但改变磁力计的位置，找到多个位置，读取其地磁场水平分量值。

第五步：对所得到的磁力计数据进行处理，整理成表格的形式，其中应当包括每次测量的位置A编号及其读出的地磁场水平分量值。

第六步：用类似于拟合的一种方法，将地磁场水平分量值拟合在一条线上，结果以直
线图形式展示。

以上就是地磁场水平分量的测量实验的全部步骤。

本实验目的旨在测量地磁场水平分量的大小，以用于地磁场的定位。

结果表明，地磁场水平分量总是伴随着经纬度变化而变化。

地磁场的测量实验报告一、实验目的地磁场是地球的重要物理场之一，它对地球的生态、通信、导航等方面都有着重要的影响。

本次实验的目的是测量地磁场的水平分量和垂直分量，并了解地磁场的基本特性。

二、实验原理1、利用磁阻传感器测量地磁场的磁感应强度磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，当磁场作用于磁阻传感器时，其电阻值会发生变化。

通过测量电阻值的变化，可以计算出磁场的磁感应强度。

2、测量地磁场的水平分量和垂直分量将磁阻传感器水平放置，测量得到的磁感应强度即为地磁场的水平分量；将磁阻传感器垂直放置，测量得到的磁感应强度即为地磁场的垂直分量。

三、实验仪器1、磁阻传感器2、数据采集卡3、计算机4、电源四、实验步骤1、连接实验仪器将磁阻传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接，接通电源。

2、校准磁阻传感器在无磁场的环境中，对磁阻传感器进行校准，消除零漂和误差。

3、测量地磁场的水平分量将磁阻传感器水平放置，在计算机上记录测量数据。

4、测量地磁场的垂直分量将磁阻传感器垂直放置，在计算机上记录测量数据。

5、重复测量多次为了提高测量的准确性，对水平分量和垂直分量分别进行多次测量，并取平均值。

五、实验数据以下是多次测量得到的地磁场水平分量和垂直分量的数据：｜测量次数|水平分量（μT）｜垂直分量（μT）｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|平均值：水平分量：＿____μT垂直分量：＿____μT六、数据处理与分析1、计算地磁场的总磁感应强度根据勾股定理，地磁场的总磁感应强度 B 可以通过水平分量 Bx 和垂直分量 By 计算得到：B ＝√（Bx²＋ By²)2、计算地磁场的磁倾角磁倾角θ 可以通过垂直分量 By 和总磁感应强度 B 计算得到：θ ＝ arctan(By ／ Bx)3、分析测量结果的误差误差可能来源于仪器误差、环境干扰、测量次数等因素。

霍尔效应测地磁场水平分量1. 引言嘿，大家好！今天咱们聊聊一个听上去有点高大上的话题——霍尔效应，尤其是它如何帮助我们测量地磁场的水平分量。

别担心，这可不是一门深奥的科学课，咱们会用简单的语言，轻松幽默地来探讨这个话题。

想象一下，科学也可以像喝茶一样惬意，不是吗？2. 霍尔效应是什么2.1 简单概念首先，霍尔效应是什么呢？简单来说，霍尔效应是当电流通过一个导体时，如果这个导体置于一个磁场中，就会在导体的两端产生电压。

哇，听上去好神奇，是不是？这就像当你在河边划船，水流一冲，船就会歪掉一样。

其实，霍尔效应就像是磁场给电流“打了个招呼”，让它产生了点小波动。

2.2 实际应用那么，这个现象有什么用呢？举个简单的例子，霍尔效应在很多地方都有应用，比如汽车的速度传感器、电子元件的检测等等。

它帮助我们监测各种电气信号，让我们在日常生活中变得更加智能。

听起来是不是很酷？就像魔法一样，哈哈！3. 地磁场的水平分量3.1 什么是地磁场接下来，咱们来说说地磁场。

地磁场是地球自身产生的磁场，它像一层无形的保护罩，包围着我们的星球。

你可能不知道，地球就像一颗大磁铁，有南北极，磁场的方向和强度在不断变化，就像变幻莫测的天气一样。

3.2 水平分量的意义地磁场有水平分量和垂直分量，今天咱们主要关注的是水平分量。

这个水平分量就像一个GPS导航，它能帮助我们确定方向。

如果没有这个信息，我们可能会迷失在广阔的宇宙中，哈哈！地磁场的水平分量还对动物的迁徙、航海等活动起着至关重要的作用。

4. 如何利用霍尔效应测量地磁场4.1 实验原理说到这里，你可能会好奇，怎么用霍尔效应来测量地磁场呢？其实，方法并不复杂。

我们可以将一个霍尔元件放置在地磁场中，电流通过它，然后在霍尔元件的两端就会产生电压，这个电压的大小和方向就可以告诉我们地磁场的水平分量了。

是不是觉得像解谜游戏一样？4.2 实际操作在实验中，我们需要一些设备，比如电源、霍尔传感器和一些测量仪器。

地磁场水平分量的测量【摘要】：地磁场水平分量（horizontal component of geomagnetic field）：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（50-60μT）。

【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。

实验报告地磁场测定实验
地磁场测定实验是利用地磁仪测定地磁场的强度和方位角，来计算出当地的磁偏角和全局的磁参量的实验方法。

实验目的是通过几何平差法和地磁场拟合法，从而计算出当前测量点的磁偏角和全局磁参数。

此实验主要使用地磁仪对某地磁场垂直分量和水平分量进行测量，并确定某个点的地磁偏角和磁倾角。

实验步骤如下：
首先，以实验基本点为原点进行测量，并记录所有测量读数；
其次，以每个测量点为中心，根据测量读数计算出磁偏角，以磁偏角的变化率来估算该点的磁倾角；
再次，绘制测量范围内的磁偏角和磁倾角的分布格局，从而推断出空间磁场的变化趋势；
最后，根据测量读数，采用几何平差法和地磁场拟合法，分别计算出该点的磁偏角和全局磁参数。

通过本次实验，我们可以直观了解出当前测量点的磁偏角和磁倾角，以及周围磁场的变化趋势；另外，我们还可以精确地计算出该点的磁偏角和全局的磁参量。

本实验的结论是地磁场测量方法能够有效地提供当地磁场的变化情况以及全局磁参量。