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什么是地球的地磁场？它是如何形成的？
地球的地磁场是地球周围产生的磁场，其主要是由地球内部的流动熔融金属外核（主要是铁和镍）所产生的。
这个磁场在地球的周围形成一个巨大的磁气球，保护地球不受太阳风和宇宙射线的伤害。
地球的地磁场形成主要有两种理论解释：
地球内部自发磁场理论：这个理论认为地球内部的外核是由液态铁和镍组成的，由于地球自转产生的科里奥利力使得外核发生对流运动。
这种运动会产生电流，而运动的电荷带有电荷，形成了地球的磁场。
地幔电流理论：另一个理论认为，地球的地磁场是由地幔中的岩石通过地球的自转运动所产生的电流所形成的。
这些岩石中含有导电性矿物，当它们受到地球自转的影响时，会形成电流，从而产生磁场。
无论是哪种理论，地球的地磁场都是由地球内部物质的运动所产生的，其形成和维持是一个复杂的物理过程。
地球的地磁场不仅对地球本身的大气和生物有重要的保护作用，也对导航、航海、航空等人类活动起着重要的辅助作用。
地磁场测量方法
地磁场测量方法：
① 磁强计测量：使用磁强计直接测量地磁场强度。
比如霍尔效应磁强计，将其放置在测量点，它能给出磁场强度的数值，像在某空旷地带测量出磁场强度大约是50 微特斯拉。
② 感应线圈法：利用感应线圈。
把感应线圈固定在一个位置，当地磁场发生变化时，线圈中会产生感应电动势。
例如，转动感应线圈，根据产生的感应电动势大小来推算地磁场强度。
③ 质子旋进法：通过质子在磁场中的旋进现象来测量。
把含有质子的液体或者固体放在一个容器中，给它加一个射频脉冲，质子就会旋进，根据旋进频率可以算出地磁场强度，像用含氢的水作为质子源进行测量。
④ 光泵磁强计法：基于光泵浦原理。
让特定原子的电子在特定光的照射下发生跃迁，地磁场会影响这个过程。
例如用铷原子制作光泵磁强计，在实验室环境中进行地磁场测量。
地磁场方向地磁场方向地磁场是地球内部电流产生的磁场，它起到了保护地球不受太阳风暴和宇宙射线的侵害的重要作用。
地磁场的方向是指地磁场在地球上的方向分布情况。
本文将从地磁场的形成机制、方向的测量和变化等方面来探讨地磁场的方向，带您一窥地磁之谜。
地磁场的形成主要是由地球内部的热对流和自转对流形成的。
地球内部的热对流是指地球内部物质的热量不均匀分布所引起的对流运动，形成了电流。
而地球的自转对流是指地球自转引起的惯性牵引所形成的电流。
这些电流产生的磁场就是地磁场。
地磁场的方向可以通过地磁测量仪器来测量和观测。
地磁测量仪器能够测量出地磁场的强度和方向。
通过测量地磁场的方向，科学家们可以了解到地磁场的变化情况和地球内部的活动。
地磁场的方向是具有一定的地理分布规律的。
在地球表面上，地磁场的方向是倾斜的。
在赤道附近，地磁场的方向基本与地球自转轴平行，在极地附近，地磁场的方向则基本垂直于地球自转轴。
在中纬度地区，地磁场的方向则呈现出斜交的倾向。
地磁场的方向也会随着时间而发生变化。
地磁场的方向会随着地球的自转和地球内部的活动而发生变化。
每隔一段时间，地磁场的方向就会发生一次翻转。
过去的地磁翻转记录表明，地磁翻转大约每几十万年至几百万年发生一次。
地磁翻转会导致地磁场的方向发生180度的变化，即南极和北极互换。
地磁场的方向对于地球上生物和人类活动都具有重大影响。
地磁场的变化会导致动物的迁徙和导航能力受到影响。
部分动物依靠地磁场的方向来进行导航，一旦地磁场方向发生变化，它们的迁徙路线可能会受到干扰。
对于人类来说，地磁场的方向也对导航、定位和通信等有重要的影响。
近年来，科学家们通过对地磁场的观测和研究，发现地磁场的方向正在发生变化。
地磁场的变化可能会对人类的生活产生一定的影响。
例如，地磁场的变化可能会导致航天器的导航和通信系统受到干扰，从而对太空探索造成一定的影响。
此外，地磁场的变化还可能会导致地球磁极的移动，进而影响到地球气候和生态系统。
地球的磁场知识点总结地球的磁场主要由地磁场和地球磁层组成。
地磁场是由地球内部的流动物质产生的，它的存在使得地球周围形成了一个保护层，可以挡住来自宇宙空间的宇宙射线和太阳风，维护了地球生物的生存环境。
地球磁层是由地磁场作用于地球外部高层大气中的电离层产生的，它可以使地球周围形成一个环绕地球的磁层。
地球的磁场对于地球科学领域有着较为重要的作用。
首先，地球的磁场是地球的一个重要特征。
通过地球磁场的变化，可以研究地球内部的流动情况，进一步地可以了解地球内部结构和活动。
其次，地球的磁场对于地球的生命环境有着较为重要的影响。
地球的磁场可以挡住来自太阳和外太空的有害射线，维护了地球生物的生存环境。
再次，地球的磁场也对于地球的导航和定位有着重要的意义。
地球的磁场可以为地球上的罗盘提供一个稳定的参照系，能够在一定程度上引导人类进行导航和定位。
除此之外，地球的磁场还对于地球外部磁层的形成和演化有着重要的影响。
地球磁层的形成与地磁场有着直接的关系，地磁场的变化能够影响到地球磁层的形成和演化过程。
因此，地球磁场的研究对于了解地球外部磁层的演化与形成过程具有着非常重要的意义。
地球的磁场是如何产生的呢？地球的磁场主要是由地球内部流动的熔融金属铁所产生的。
可以简单地认为，地球内部有一个大型的类似磁铁的物质，它的存在使得地球在空间中产生了一个类似磁铁的磁场。
地球内部的流动熔融金属铁是产生地球磁场的主要动力，通过地幔富含的铁、镍和其他金属元素会形成一个大型的磁场。
地球的磁场是如何变化的呢？地球的磁场是不断在变化的，它会随着地球内部的流动和变化而发生变化。
地球磁场的变化有周期性，约10000-100000年左右发生一次磁极颠倒的现象。
而且，地球的磁场变化也会受到太阳活动的影响，太阳活动的增加或减少都会对地球磁场产生一定影响。
地球的磁场是如何被研究的呢？地球的磁场研究主要通过地球磁场观测站和磁场卫星观测来进行。
地球磁场观测站能够对地球磁场进行实时观测和监测，能够精确地了解地球磁场的变化情况。
什么是地磁场地磁场是地球上自古以来便存在的磁力场，该磁力场由地球核心所构成，具有漫反射和衰减等能量传播方式，从而影响地球上物理生物等各种活动。
下面，我们就仔细地来研究地磁场究竟是什么以及它对地球上生物产生的重要作用。
一、什么是地磁场地磁场是由地球核心的磁力组成的，包括静息磁力场和变动磁力场，是由地球核心的重离子构成的。
它类似于由大量磁铁构成的磁场，可向它的外部地面传导电磁波。
根据物理定律，它不仅能在地面上形成一定的静态磁场，而且还会随着时间而变化。
地磁场通常用单位 Tesla 来表示，它将地磁场划定成六个方向：正北、正南、正东、正西、正上和正下等。
二、地磁场的属性1、衰减性：这是指磁波穿越空气随着距离的增加而衰减的现象，导致物体与物体之间的交互性下降。
2、强度：地球的磁场强度为0.5-0.7 G，比太阳磁场强度要弱。
3、持续性：地球的磁场是延续性的，它不会突然变化或断开，而是受到多种影响而变化。
4、漫反射性：地球磁场会向外传播，可以涉及陆地、海洋和蒸发面三者之间的依存关系。
三、地磁场对地球上生物产生的影响1、电磁场穿透：地球磁场可以穿透动物体内的大多数电磁物质，使其在新环境中能够灵敏应答磁场的变化，这对动物的生长发育、栖息地的选择和行迁等活动有很大的帮助。
2、陆地形貌变化：地磁场能够调节陆地空间结构的演化，对地质构造的变化有很强的控制作用。
3、生物导航：地磁场可以帮助多种物种判断方向和位置，既可以实现短期的瞬时导航，也可以实现长期迁移。
四、低磁场环境下的生物影响1、植物体质变化：地球磁场可以改变植物体内的酶、传递物质及物理活动的相互作用，促进植物的生长发育和光合作用。
2、生物社会行为变化：低磁场环境会对社会昆虫造成多种歧义，影响它们求爱，照料幼虫，社会组织以及社会交往等行为。
3、免疫力下降：低磁场环境会降低生物体免疫力，使其更容易受到各种传染病的影响。
总之，地磁场是一种由地球核心组成的天然磁力场，具有衰减性、强度、持续性和漫反射性等特性，在地球上生物的影响也很明显。
地磁场强度地磁场是地球固有的磁场，由地球内部的运动导致。
它在地球表面和大气层中形成一个保护层，起到屏蔽和减轻来自太阳风暴和宇宙辐射的影响的作用。
地磁场强度是对地磁场的衡量，它取决于地球内部的地磁活动和地球表面的地理位置。
地磁场强度通常通过地球的磁场强度单位来衡量，单位为特斯拉(T)。
地磁场强度在地球不同的位置和不同的时间可能会有所变化。
例如，在地球的赤道附近，地磁场强度约为25到65微特斯拉。
而在地球的极地附近，磁场强度会更高，可以达到60至70微特斯拉。
地磁场强度的变化还可能受到太阳活动的影响，太阳活动的增加可能导致地磁场强度的减弱。
地磁场强度的测量对于地球科学的研究非常重要。
科学家利用地磁场强度的测量数据来了解地球内部的结构和地磁活动的变化。
这些数据还被用于制定地球物理和天文学的数学模型，以便更好地解释和预测地球的磁场变化。
地磁场强度的测量通常通过地磁观测站进行。
地磁观测站是专门用于测量地磁场的设备，通常由地磁仪和数据记录仪组成。
地磁仪是一种专门测量地磁场的仪器，它通常由一个或多个磁力计组成，可以测量地磁场的水平和垂直组分。
数据记录仪则是用于记录地磁场测量数据的设备，它通常通过磁带、硬盘或电子存储器将数据存储起来。
在地磁观测站中，地磁仪被放置在一个相对稳定的地面上，离任何有可能影响到地磁场测量的物体或设备远离。
地磁仪通过精确测量磁场的变化来确定地磁场强度。
这些测量数据然后被记录在数据记录仪中，并定期发送到地磁观测站所在机构的中央数据库进行分析。
地磁场强度的测量数据可用于多个领域的研究。
例如，在地球物理学中，地磁场强度的测量数据可以帮助科学家了解地球内部的物质运动和地幔对地磁场的影响。
在地质学中，地磁场强度的测量数据可以帮助研究地球表面的地壳演化和板块运动。
而在导航和定位领域，地磁场强度的测量数据可以用于改进地球磁导航系统的精度。
总之，地磁场强度是对地球磁场的衡量，它是地球科学研究中的重要参数。
什么是地磁场引言地磁场是指地球周围的一个磁场，它是由地球内部的液态外核产生的。
地磁场对地球上的生物和技术系统都具有重要影响，因此了解地磁场的性质和作用对我们来说是至关重要的。
地球内部结构为了理解地磁场的形成和性质，我们首先需要了解地球的内部结构。
地球可以分为三层：地壳、地幔和地核。
地壳是最外层，主要由岩石和土壤组成。
地幔位于地壳下方，是一个厚达2900公里的岩石层。
地核位于地幔下方，由外核和内核两部分组成。
外核是一个厚约2300公里的液态金属层，而内核则是一个直径约为1220公里的固态金属球。
地球的磁场形成地磁场的形成与地球内部的液态外核密切相关。
外核主要由铁和镍组成，由于地球内部的高温和高压条件，这些金属处于液态状态。
在外核中存在着大量的电流，这些电流产生了地球的磁场。
具体来说，地球的磁场是由外核中的电流产生的。
这些电流是由于外核中的金属在高温和高压下发生对流而产生的。
这种对流现象导致了电荷的移动，从而形成了电流。
这些电流产生的磁场穿过地球的表面，并扩展到地球周围的空间中。
地磁场的性质地磁场具有以下几个重要的性质：方向地磁场的方向可以用一个矢量来表示，这个矢量被称为地磁矢量。
地磁矢量指向地球北极附近的地磁南极，垂直于地球表面。
在地球的赤道附近，地磁矢量与地球表面平行。
强度地磁场的强度是指地磁矢量的大小，通常用特斯拉（Tesla）或高斯（Gauss）来表示。
地磁场的强度在地球不同位置上有所变化，通常在0.25到0.65高斯之间。
变化地磁场是一个动态的系统，它会随着时间而变化。
地磁场的变化通常是缓慢而连续的，但也会出现一些突发的变化。
例如，地磁场的强度和方向在数十年甚至数百年的时间尺度上会发生变化。
此外，地磁场还会受到太阳活动的影响，如太阳风和太阳耀斑等。
地磁场的作用地磁场对地球上的生物和技术系统都具有重要影响。
生物系统地磁场对许多生物有导航和定位的作用。
许多动物，如鸽子和海龟，可以利用地磁场来确定自己的位置和方向。
地磁场：地球周围存在的磁场。
宏观上看，地球磁场与位于球心的磁偶极子磁场相似；地磁场有两个磁极，其极位于地理北极附近，极位于地理南极附近，但不重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约为78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东京139.4度（南极洲）。
长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。
受地磁场作用，磁针的化第一章地球的磁场 地磁场：地磁场有大小和方向，它 描述地磁场大小和方向的物理量，称作地磁要素、地磁要素及其分布在直角坐标系下，地磁要素有：总磁场强度T、垂直磁场强度Z、水平磁场强度HHÎ水平X分量(北向)、水平Y分量(东向)H Xtan I H =tan D X =()T Xi Yj Zk =++K K K K地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成中心偶极子磁场和大陆磁场组成基本磁场Î来源地球内部，占地磁场主要部分(98%以上)主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场1%以下磁异常地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。
测量地磁场中，研究对象所产生的磁场称作磁异常，其他部分称作正常场，或称背景场，也称基准场。
Î正常场和异常场是相对的概念地磁场是空间和时间的函数Î需要实际测量实际测量方式：地磁台地磁要素随时间变化所以，将不同时刻观测数据归算到某一特定日所成的地磁要素等值线图Î地磁图首先是天文学家哈雷于1701 年编度的等值线图于1827 年问世.地磁场是和时间的函数－ 地磁场各要素随空间变化情况（体现出偶极子场特点）地磁场是空间和的函数－ 地磁场各要素随时间变化情况－变化磁场分两类：一是由内部场源引起的缓慢的长期变化；一是来源于地球外部场源的短期变化。
通过世界各地地磁台长期连续观测（2）地球磁场向西漂移（地磁场偶极矩大约 其中,17 %是近400年来减小的.1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am Î两千年后，接近0！Î磁极倒转(?)在测定岩石的剩余磁性时，发现相当一批岩石的磁化方向与现在的地磁场方向相的改则变成了磁北极。
一、引言地球是一个巨大的磁场，它的磁场被称为地磁场。
地磁场是由地球内部的铁磁性物质在地球自转和地核运动的作用下产生的。
地磁场对地球上的生物和人类活动有着重要的影响，同时也是地球科学研究的重要领域之一。
本文将介绍地磁场的物理特性、产生原理、分布规律以及应用价值。
二、地磁场的物理特性1. 地磁场的强度地磁场的强度在不同地区有所不同，其平均值约为0.5高斯（Gs）。
在地球的两极附近，地磁场强度较大，可达5~7高斯；而在赤道附近，地磁场强度较小，约为0.3~0.4高斯。
2. 地磁场的方向地磁场的方向在地球表面是不断变化的。
在地球表面，地磁场大致垂直于地面，指向地理北极。
然而，由于地磁场的复杂分布，地磁北极和地理北极并不完全重合，它们之间存在一个角度，称为磁偏角。
3. 地磁场的分布规律地磁场的分布规律表现为磁力线从地理南极指向地理北极，形成一个闭合的磁力线系统。
在地球内部，地磁场的分布受到地核、地幔和地壳的影响，呈现出复杂的分布形态。
三、地磁场的产生原理1. 地核运动地核主要由铁、镍等金属组成，其运动产生地磁场。
地核的流动速度和方向不同，导致地磁场的强度和方向发生变化。
2. 地幔和地壳的影响地幔和地壳中的岩石含有磁性物质，这些物质在地磁场的作用下发生磁化，进一步影响地磁场的分布。
3. 地球自转地球自转导致地磁场的产生和变化。
地球自转的速度和方向稳定，使得地磁场在长时间尺度上保持相对稳定。
四、地磁场的分布规律1. 地磁场的纬度分布地磁场的纬度分布呈现规律性变化。
在低纬度地区，地磁场强度较大，磁偏角较小；在高纬度地区，地磁场强度较小，磁偏角较大。
2. 地磁场的经度分布地磁场的经度分布受到地核运动的影响。
在地球的某些区域，地磁场经度分布较为均匀；而在其他区域，地磁场经度分布则较为复杂。
3. 地磁场的垂直分布地磁场的垂直分布表现为磁力线从地心向外辐射，形成一个圆锥形结构。
在地磁极附近，磁力线几乎垂直于地面。
五、地磁场的应用价值1. 地球物理勘探地磁场在地球物理勘探中具有重要应用价值。
地球磁场众所周知，在地球上任何地方放一个小磁针，让其自由旋转，当其静止时，磁针的N极总指向地理北极，这是由于地球周围存在着磁场，称为地磁场。
地磁场有大小和方向，所以是矢量场。
地磁场分布广泛，从地核到空间磁层边缘处处存在。
根据磁场起源，地磁场分为内源场和外源场。
起源于地球内部的磁场称为内源场，约占地球总磁场的95%。
内源场主要来自地球的液态外核。
外核是熔融的金属铁和镍，它们是电流的良导体，当地球旋转时，产生强大的电流，这些电流产生了地球磁场。
地磁场总体像个沿地球旋转轴放置在地心的磁铁棒产生的磁场，它内源场的主要部分，也是地磁场的主要特征，占到总地磁场的80%~85%，称为偶极子场。
内源场还有五个大尺度的非偶极子场，称为磁异常，分别为南大西洋磁异常，欧亚大陆磁异常，北非磁异常，大洋洲磁异常和北美磁异常，主要来源于地壳岩石产生的磁场。
起源于地球外的磁场称为外源场，主要由太阳产生，它占了地球磁场的5%。
地磁场是个随时间变化的场，内源场引起的变化称为长期变化，有磁场倒转和地磁场向西飘移。
地磁场每5000~50000年倒转一次，把与现在磁场方向相同的磁场称为正常磁场（磁场从南极附近出来，回到北极），把与现在磁场方向相反的称为倒转磁场，地质时期上出现了四个较大的倒转期，现在为布容正向期，往前有松山反向期，高斯正向期和吉尔伯特反向期。
固体地球外部的各种电流体系引起的地磁场变化快，时间短，称为短期变化。
短期变化又分为平静变化和扰动变化，其中平静变化包括太阳静日变化和太阴日变化，扰动变化包括磁暴、亚暴、钩扰、湾扰和地磁脉动。
磁暴、钩扰、湾扰的发生与太阳活动有关，太阳活动高年，这些短期变化频繁发生，而且强度很大，变化剧烈。
亚暴与极光有关。
地磁场能够反射粒子流，它把我们的地球包围起来，使我们免受高速太阳风的辐射和伤害，为我们提供了一个无形的屏障。
人们利用地磁场导航已经有四百年的历史了，现在发现鸽子，海滩，蝙蝠和乌龟等大量动物都用地球磁场来导航。
地磁场来源特性及应用地磁场来源、特性及应用地磁场是指地球的磁场，是地球所固有的磁场。
虽然地磁场是由地球内部的流体运动产生的，但其具体来源还存在一定的争议。
下面将从地磁场的特性和应用来探讨地磁场的来源。
地磁场的特性有以下几个方面：1. 方向多变性：地磁场的方向在地球上的不同位置是不同的，称为地磁倾角和地磁偏角。
地磁倾角是指地磁力线与地球表面垂线的倾角，地磁偏角则是指地磁力线与地球的真北方向之间的夹角。
2. 强度变化：地磁场的强度在地球表面是不均匀的，强度最高的地方称为地磁极，地磁极的强度与纬度有关，随着纬度的增加，地磁极的强度逐渐减小。
3. 反趋肤效应：地磁场对电流有一定的影响，特别是对高频交流电流的影响。
当电流通过导体时，导体内部产生反向的磁场，这一现象被称为反趋肤效应。
4. 受太阳风的影响：太阳风是太阳大气层中不断喷发的气体和带电粒子，其运动导致了地磁场的变化。
太阳风中的带电粒子与地磁场相互作用，引起地磁场的扰动，这种扰动现象称为地磁暴。
地磁场的来源至今还存在争议，主要有以下几个理论：1. 地核涡流理论：认为地磁场是由地球内部流动的熔融金属涡流所产生的。
地球的内外核之间存在巨大的热流，这种热流导致了地核中金属的流动，金属涡流产生的电流形成了地磁场。
2. 地幔轴向流体运动理论：认为地磁场是由地幔中的轴向流体运动引起的。
地幔中的热对流形成了流体的运动，这种运动导致了电流的产生，进而形成了地磁场。
3. 混合场理论：认为地磁场是多种因素共同作用的结果。
除了地核和地幔的热对流，太阳风、地壳中的地矿和地下水的运动等也可能对地磁场产生影响。
目前，地磁场的应用已经十分广泛。
以下列举几个主要的应用：1. 导航定位系统：地磁场可以作为一种辅助导航定位的手段。
通过测量地磁场的方向和强度，可以确定所在位置和朝向，用于室内导航、无人驾驶等领域。
2. 磁传感器：地磁场可以通过磁传感器来测量，利用这些传感器可以实现地磁场的检测和监测。
地球磁场的作用
地球磁场是指地球内部液态铁镍核的旋转和流动所产生的一种自然磁场。
这个磁场在地球表面形成了一个复杂的磁层，对地球及其生命产生了深远的影响。
本文将详细探讨地球磁场的作用。
1. 导航与定位
地球磁场是许多生物和人类导航系统的基础。
例如，候鸟、海龟等动物利用地磁场进行迁徙和定位。
此外，人类发明的指南针也是基于地球磁场的原理来指示方向的。
2. 保护地球免受太阳风侵袭
地球磁场形成了一个磁层，它能够有效地阻挡来自太阳的高能粒子流（太阳风）直接撞击地球表面。
这种保护作用对于维持地球大气层的稳定至关重要，防止了大气层的流失，从而保护了地球上的生命。
3. 影响天气和气候
地球磁场对地球的天气和气候也有一定的影响。
例如，极光现象就是由于地球磁场引导太阳风中的带电粒子进入两极地区，与大气分子发生碰撞而产生的。
此外，地磁场的变化也可能影响到地球的长期气候变化。
4. 生物节律
一些研究表明，地球磁场可能对生物体的生理节律产生影响。
例如，某些鸟类的迁徙时间与地磁场的强度变化有关。
此外，人类的健康也可能受到地磁场变化的影响，尽管这一领域的研究仍在进行中。
5. 地质活动的指示器
地球磁场的变化可以作为地质活动的一个指标。
例如，地磁场的异常变化可能预示着地震的发生。
因此，监测地磁场的变化对于预测和预防自然灾害具有重要意义。
总之，地球磁场在导航、保护地球、影响天气和气候、生物节律以及地质活动等方面都发挥着重要作用。
了解和研究地球磁场对于我们更好地认识地球、保护环境和预测自然灾害具有重要的科学价值。
用各向异性磁阻效应测量磁场实验目的：1．了解各向异性磁阻的原理并对其特性进行实验研究2．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布3．测量地磁场实验仪器：ZKY-DCC磁场实验仪，电源，水平校准仪，导线等。
实验原理：磁场的测量可利用电磁感应、霍耳效应以及磁阻效应等各种效应，其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器就是利用磁阻效应制成的，可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。
也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。
磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。
本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。
各向异性磁阻传感器AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。
铁磁材料的电阻同电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻R max最大，电流与磁化方向垂直时电阻R min最小，电流与磁化方向成θ角时，电阻可表示为：R = R min＋(R max－R min)cos2θ在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥，结构如图1所示。
图1中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。
理论分析与实践表明，采用45度偏置磁场，当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
无外加磁场或外加磁场方向与易磁化轴方向平行时，磁化方向即易磁化轴方向，电桥的4个桥臂电阻阻值相同，输出为零。
当在磁敏感方向施加如图1所示方向的磁场时，合成磁化方向将在易磁化方向的基础上逆时针旋转。
结果使左上和右下桥臂电流与磁化方向的夹角增大，电阻减小ΔR；右上与左下桥臂电流与磁化方向的夹角减小，电阻增大ΔR。
通过对电桥的分析可知，此时输出电压可表示为：U＝V b×ΔR/R式中V b 为电桥工作电压，R 为桥臂电阻，ΔR/R 为磁阻阻值的相对变化率，与外加磁场强度成正比，故AMR 磁阻传感器输出电压与磁场强度成正比，可利用磁阻传感器测量磁场。
商品磁阻传感器已制成集成电路，除图1所示的电源输入端和信号输出端外，还有复位/反向置位端和补偿端两对功能性输入端口，以确保磁阻传感器的正常工作。
复位/反向置位的机理可参见图2。
AMR 置于超过其线性工作范围的磁场中时，磁干扰可能导致磁畴排列紊乱，改变传感器的输出特性。
此时可在复位端输入脉冲电流，通过内部电路沿易磁化轴方向产生强磁场，使磁畴重新整齐排列，恢复传感器的使用特性。
若脉冲电流方向相反，则磁畴排列方向反转，传感器的输出极性也将相反。
从补偿端每输入5 mA 补偿电流，通过内部电路将在磁敏感方向产生1高斯的磁场。
可用来补偿传感器的偏离。
图3为AMR 的磁电转换特性曲线。
其中电桥偏离是在传感器制造过程中，4个桥臂电阻不严格相等带来的，外磁场偏离是测量某种磁场时，外界干扰磁场带来的。
不管要补偿哪种偏离，都可调节补偿电流，用人为的磁场偏置使图5中的特性曲线平移，使所测磁场为零时输出电压为零。
仪器原理和介绍ZKY-DCC 磁场实验仪结构如图4所示，核心部分是磁阻传感器，辅以磁阻传感器的角度、位置调节及读数机构，赫姆霍兹线圈等组成。
本仪器所用磁阻传感器的工作范围为±6高斯，灵敏度为1mV/V/Gauss 。
灵敏度表示，当磁阻电桥的工作电压为1 V ，被测磁场磁感应强度为1高斯时，输出信号为1 mV 。
磁阻传感器的输出信号通常须经放大电路放大后，再接显示电路，故由显示电压计算磁场强度时还需考虑放大器的放大倍数。
本实验仪电桥工作电压5 V ，放大器放大倍数50，磁感应强度为1高斯时，对应的输出电压为0.25伏。
赫姆霍兹线圈是由一对彼此平行的共轴圆形线圈组成。
两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。
这种线圈的特点是能在公共轴线中点附近产生较广泛的均匀磁场，根据毕奥－萨伐尔定律，可以计算出赫姆霍兹线圈公共轴线中点的磁感应强度为：003/285NIB Rµ=⋅图1 磁阻电桥a 磁干扰使磁畴排列紊乱b 复位脉冲使磁畴沿易磁化轴整齐排列c 反向置位脉冲使磁畴排列方向反转 图 2 置位/反向置位脉冲的作用磁感应强度/高斯输出电压/毫伏反向置位后的特性曲线复位后的特性曲线电桥偏离外磁场偏离图3 AMR 的磁电转换特性式中N 为线圈匝数，I 为流经线圈的电流强度，R 为赫姆霍兹线圈的平均半径，m H /10470−×=πµ为真空中的磁导率。
采用国际单位制时，由上式计算出的磁感应强度单位为特斯拉（1特斯拉＝10000高斯）。
本实验仪N ＝310，R ＝0.14m ，线圈电流为1mA 时，赫姆霍兹线圈中部的磁感应强度为0.02高斯。
ZKY-DCC 磁场实验仪的电源部分如图5所示。
恒流源为赫姆霍兹线圈提供电流，电流的大小可以通过旋钮调节，电流值由电流表指示。
电流换向按钮可以改变电流的方向。
补偿(OFFSET)电流调节旋钮调节补偿电流的方向和大小。
电流切换按钮使电流表显示赫姆霍兹线圈电流或补偿电流。
传感器采集到的信号经放大后，由电压表指示电压值。
放大器校正旋钮在标准磁场中校准放大器放大倍数。
复位（R/S ）按钮每按下一次，向复位端输入一次复位脉冲电流，仅在需要时使用。
磁阻传感器盒 传感器轴向移动锁紧螺钉传感器绕轴旋转锁紧螺钉 传感器水平旋转锁紧螺钉赫姆霍兹线圈传感器横向移动锁紧螺钉线圈水平旋转锁紧螺钉 信号接口盒 仪器水平调节螺钉图4 磁场实验仪图5 仪器前面板示意图实验内容及步骤：（1）测量准备：连接实验仪与电源，开机预热20分钟。
将磁阻传感器位置调节至赫姆霍兹线圈中心，传感器磁敏感方向与赫姆霍兹线圈轴线一致。
调节赫姆霍兹线圈电流为零，按复位键（见图2，恢复传感器特性），调节补偿电流（见图3，补偿地磁场等因素产生的偏离），使传感器输出为零。
调节赫姆霍兹线圈电流至300 mA（线圈产生的磁感应强度6高斯），调节放大器校准旋钮，使输出电压为1 .500伏。
（2）磁阻传感器特性测量a.测量磁阻传感器的磁电转换特性磁电转换特性是磁阻传感器最基本的特性。
磁电转换特性曲线的直线部分对应的磁感应强度，即磁阻传感器的工作范围，直线部分的斜率除以电桥电压与放大器放大倍数的乘积，即为磁阻传感器的灵敏度。
按表1数据从300 mA逐步调小赫姆霍兹线圈电流，记录相应的输出电压值。
切换电流换向开关（赫姆霍兹线圈电流反向，磁场及输出电压也将反向），逐步调大反向电流，记录反向输出电压值。
注意：电流换向后，必须按复位按键消磁。
表1 AMR 磁电转换特性的测量线圈电流(mA) 300 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 磁感应强度(高斯) 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 输出电压(V)以磁感应强度为横轴，输出电压为纵轴，将上表数据作图，并确定所用传感器的线性工作范围及灵敏度。
b. 测量磁阻传感器的各向异性特性AMR 只对磁敏感方向上的磁场敏感，当所测磁场与磁敏感方向有一定夹角α时，AMR 测量的是所测磁场在磁敏感方向的投影。
由于补偿调节是在确定的磁敏感方向进行的，实验过程中应注意在改变所测磁场方向时，保持AMR 方向不变。
将赫姆霍兹线圈电流调节至200mA ，测量所测磁场方向与磁敏感方向一致时的输出电压。
松开线圈水平旋转锁紧螺钉，每次将赫姆霍兹线圈与传感器盒整体转动10度后锁紧，松开传感器水平旋转锁紧螺钉，将传感器盒向相反方向转动10度（保持AMR 方向不变）后锁紧，记录输出电压数据于表2中。
表2 AMR 方向特性的测量 磁感应强度4高斯夹角α（度） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 输出电压(V)以夹角α为横轴，输出电压为纵轴，将上表数据作图，检验所做曲线是否符合余弦规律。
（3） 赫姆霍兹线圈的磁场分布测量赫姆霍兹线圈能在公共轴线中点附近产生较广泛的均匀磁场，在科研及生产中得到广泛的应用。
a. 赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量根据毕奥－萨伐尔定律，可以计算出通电圆线圈在轴线上任意一点产生的磁感应强度矢量垂直于线圈平面，方向由右手螺旋定则确定，与线圈平面距离为X 1的点的磁感应强度为：201223/21()2()R IB x R x µ=+赫姆霍兹线圈是由一对彼此平行的共轴圆形线圈组成。
两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈匝数为N ，线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径R ，若以两线圈中点为坐标原点，则轴线上任意一点的磁感应强度是两线圈在该点产生的磁感应强度之和：2200223/2223/23/223/223/2()2[()]2[()]22511{}1116[1()][1()]22NR I NR IB x R R R x R x B x x R Rµµ=++++−=++++− 式中B 0是X ＝0时，即赫姆霍兹线圈公共轴线中点的磁感应强度。
表3列出了X 取不同值时B(X)/B0值的理论计算结果。
调节传感器磁敏感方向与赫姆霍兹线圈轴线一致，位置调节至赫姆霍兹线圈中心（X＝0），测量输出电压值。
已知R=140mm，将传感器盒每次沿轴线平移0.1R，记录测量数据。
表3 赫姆霍兹线圈轴向磁场分布测量B0＝4高斯位置X-0.5R -0.4R -0.3R -0.2R -0.1R 0 0.1R 0.2R 0.3R 0.4R 0.5R B(X)/B0计算值0.946 0.975 0.992 0.998 1.000 1 1.000 0.998 0.992 0.975 0.946 B(X)测量值(V)B(X)值(高斯)将表3数据作图，讨论赫姆霍兹线圈的轴向磁场分布特点。
b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量由毕奥－萨伐尔定律，同样可以计算赫姆霍兹线圈空间任意一点的磁场分布，由于赫姆霍兹线圈的轴对称性，只要计算（或测量）过轴线的平面上两维磁场分布，就可得到空间任意一点的磁场分布。
理论分析表明，在X ≤0.2R，Y ≤0.2R的范围内，（B X－B0）/B0小于百分之一，B Y/B X 小于万分之二，固可认为在赫姆霍兹线圈中部较大的区域内，磁场方向沿轴线方向，磁场大小基本不变。
按表4数据改变磁阻传感器的空间位置，记录X方向的磁场产生的电压V X，测量赫姆霍兹线圈空间磁场分布。
