地磁场水平分量的测量知识讲解
地磁场磁感应强度B(水平分量)的测量
Ｂ ＝ Ｂ ＋ ；
Ｂ＝Ｂ × ｅ ＝Ｂ × ｓ ｆ 。 。 ｓ ｃ ｚｃ ｌ ｃ 若知道其中独立的三 个量 ， 他四个量就 其 可 以 计 算 出来 。
Ｂ ＝ ｔ ；ｊ ＋ ： Ｂ ×ａ ＝ ｎ Ｂ；
１地磁场的分布及地磁要素
地球 本 身 及其 周 围空 间存 在 的 磁 场 叫 “ 地球磁 场” 简称 地磁场 ， 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 叫地 磁极 ， 磁的南（ ） 实际上是地 地 北 极 心磁偶极子的北（ 极。地心 磁偶极子 的磁轴 南） Ｎｍ ｍ与地球的旋转轴 Ｎ 斜交一个角度 ， Ｓ Ｓ ｌ．。 １ ５ 。所 以地磁极与地理极相 近但不 重合 ， 地球磁场 的强度和方 向随时 间、地点而
一
地面任何一 点的磁场的磁感应强度 矢量 具有 一定的 大小和 方 向。在地 理直 角坐标 系 中的地 磁要 素关 系图如 图 １所 示 。Ｄ 点表示 测量点 ， 轴指 向北 ， 即为地理子 午线（ 经线） 的 方向 ； 制旨向东 ， 即为地理纬线方 向 ； 垂直 西由 于地平 面而指 向地 下。ｘＯｙ代表地 平面 。 在 ｘＯｙ平面上 的投影Ｂ 称为水平 分量 ， 水平 分量偏 离地理真北 极的 角度 称为磁偏 角 ， 偏离水平面 的 Ｉ 角度称为磁倾角 。 的水平分 量Ｂ 在 Ｘ、 轴上 的投影 ， 分别称 为北 向分量 和东向分量 ， ； ｚ 在 轴上 的投影 称为垂 直分量 。故某一点 Ｄ的地 磁要素有 ： ） １地磁场 磁感应强度 ；） ２磁倾角 ；） ３磁偏角 ；） ４水平 分量Ｂ ５垂直分量 ； ） ） ６ 北向分量 ；） 向 ７东 分量 。由图 １ ， 知 在直角坐标 系内各量 间存
８ ０ ７ １ ０） ０
地磁场水平分量的测量解读
实验二十九 地磁场水平分量的测量1、教学目标（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2、教学难点、重点难点：地磁场的相关概念；正切电流计的原理。
重点：测量方法和测量公式。
3、实验室提供的仪器和用具亥姆霍兹线圈（N=640匝，R=10cm ），地质罗盘（DL-I 型），直流稳压电源（DF173系列），电阻箱（ZX21型），直流电流表（0.5级，10Ma ），换向开关，水准器。
4、实验原理4.1 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场。
地心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。
地球表面任何一点的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 。
地磁水平分量的测量
图 １中 ， Ｂ∥ 为 均 匀 磁 场 的水 平 分 量 ， 悬 吊 的
小 磁针 可 以绕 悬 线 Ｃ 自由振 动 ， 当悬 线 与 Ｂ ∥夹
角为 ０ 时， 受到 的磁力 矩 为
Ｌ一 一 Ｍ Ｂ∥ｓ ｉ ｎ ， （ １ ）
则
小磁 针 的转 动惯 量 ｊ以及 磁 矩 Ｍ 未 知时 ， 可
以外 加 １个 辅助磁 场 ， 一般 为 电流 ｉ 产 生 的磁 场 ，
其 大小 为 Ｂ 一ｋ ｉ ．
当Ｂ 的方 向与地磁 水 平分 量 方 向 相 同时 ， 合
磁 场 Ｂ 为
Ｂ— Ｂ／ ／＋ ｋ ｉ ， （ ６）
本文中介绍的磁针动力学法测量地磁场的水平分量也可以用类似加辅助磁场的方法测量磁针转动惯量如可以在磁针的两端对称地放上形状规则的配重配重转动惯量可计算通过改变配重在磁针上的相对位置测量不同状态下的磁针振动周期在测得磁场的情况下获得磁针的转动惯量从而可以获得磁针的磁矩78
第 ３ ７卷 第 ４期
２ ０ １ ７年 ４月
物 理 实 验
ＰＨ ＹＳＩ ＣＳ ＥＸＰＥＲＩ Ｍ ＥＮＴＡＴＩ ＯＮ
Ｖ ０１ ． ３７ Ｎ Ｏ． ４ Ａｐｒ ．， ２Ｏ１ ７
地 磁 水 平分 量 的测 量
胡 小鹏 ， 周 进
（ 南京 大 学 物 理 学院 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ３ ）
摘 要 ： 用 动 力 学 的方 法 测 量 了 地 磁 场 的水 平 分 量 ．通 过 改 变 电路 中 电流 的大 小 和 方 向 ， 测 量 磁 针 在 地 磁 场 水 平 分 量 和 外 加 亥 姆 霍 兹 线 圈 产 生 的合 磁 场 的共 同作 用 下 的 简 谐 振 动 周 期 ， 用作 图 法 得 到 合 磁 场 为 零 的 电 流 值 ， 从 而 得 到 地 磁
宅家实验 地磁场的测量-地磁场测量居家实验
五、实验记录和数据处理
1、原始数据记录
1）测量地点拍照上传。
2）测量水平及垂直分量，手机绕轴至少旋转两周，
phyphox原始磁感应强度变化曲线拍照上传。
表 1（测量地经纬度： A:
B:
）
BA(uT)
水平分量 B//max
水平分量 B//min
垂直分量 B⊥max
垂直分量 B⊥min
BB(uT)
表 2（测量地经纬度：A______）
随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合 ，现在他们之间约有5度左右的夹角。
图1 地磁场分布图
地磁场是一个矢量，对 于一个固定的地点来说，这 个矢量可以被分解为两个与 当地水平面平行的分量和一 个与当地水平面垂直的分量。 如果保持电子罗盘和当地的 水平面平行，那么罗盘中磁 力计的三个轴就和这三个分 量对应起来，如图2所示。
1）测量地球磁场的 水平分量
将手机水平放置，打 开磁力计开关，在水平 面上缓慢旋转手机(旋 转轴垂直地面)，找到 水平方向的峰值和谷值 ，计算水平分量。
图4 测地磁场水平分量
2）测量地球磁场的 垂直分量
将手机沿“南北”方向 水平放置，并沿此方向的 轴旋转手机，记录磁场在 竖直方向的磁场的峰值和 估值，由此计算磁场的垂 直分量
实验6 地磁场的测量
一、实验目的 1. 了解地球磁场及其分布特点 2. 了解磁力计的工作原理 3. 学习phyphox软件测量地磁场的方法
二、实验仪器 智能手机、phyphox软件、计算器
三、实验原理
1. 地磁场的分布 如图1所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由地磁
南极（物理N极）指向地磁北极。在磁极点处磁场和当地 的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在 北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小 的单位是Tesla(特斯拉)或者Gauss(1Tesla=10000Gauss)。
地磁场测定实验
磁阻传感器的构造示意图
■ 磁阻传感器是由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成的一维磁阻 微电路集成芯片，其坡莫合金膜，如图所示，该薄膜的电阻率 ( )
依赖于磁化强度M和电流I方向的夹角 ，具有以下关系式
地磁场
· 地磁场的数值比较小，约 10-5量级 ·地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、
医学、探矿等科研中也有着重要用途。本 实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地 磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水 平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角， 从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场 的一种重要方法
测量方法解释
· 0度时测得电压为
· 180度时测得电压为
·和
应该数值相等符号相反。
· 方法一通过调零抵消 。
· 方法二通过相减抵消 。
地磁场竖直分量B﬩
· 方法1:由于水平分量时已调至 为零，只
需将传感器调至竖直方向(传感器指90度)， 此时即为地磁场竖直分量。
· 方法2:同水平分量测量，将传感器调至90
· 测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场 矢量的方向和
大小。当然这三个参量的数值随时间不断地在改变，但这一变化极其 缓慢，极为微弱。
磁阻传感器输出电路
利用四个同样的磁阻传感器组成一电桥,由于磁阻传 感器与地磁场夹角的不同,此电桥为不平衡电桥 对于一定的工作电压：磁阻传感器输出电压与外界 磁场的磁感应强度成正比关系
示地磁场的方向和大小：
· 1) 磁偏角 ，地球表面任一点的地磁场矢量所在垂直平面(图中 与Z构
成的平面，称地磁子午面)，与地理子午面(图中X、Z构成的平面)之间 的夹角。
·
2) 磁倾角 ，地磁场矢量 夹角)之间的夹角。
与水平面(即图的矢量
地磁场水平分量
地磁场水平分量地磁场是地球周围的磁场，是由地球内部的电流所产生的。
地磁场是地球与外部环境相互作用的重要组成部分，对于地球的物理、生物和地质过程都起着重要的调控作用。
在地磁场的测量中，地磁场水平分量是其中的一个重要参数。
本文将详细介绍地磁场水平分量的概念、测量方法和应用领域。
概念地磁场水平分量是指地磁场在水平方向（地表面或水平平面上）的分量。
地磁场通常用三个分量来描述，即水平分量、垂直分量和倾角分量。
水平分量指地磁场在水平方向的分量，垂直分量指地磁场在垂直方向（通常是垂直于地表面）的分量，而倾角分量指地磁场与水平方向之间的夹角。
地磁场水平分量的大小和方向与地球上的地理位置和地球内部的磁场分布有关。
地球的磁场并不均匀，其强度和方向在不同地点有所差异。
测量地磁场水平分量可以帮助我们了解地球内部的磁场结构，并用于导航、磁场勘探、地质勘探等领域。
测量方法测量地磁场水平分量的常用方法是使用磁力计。
磁力计是一种能够测量磁场强度和方向的仪器。
磁力计通常由磁场传感器、信号处理器和数据记录器组成。
在测量地磁场水平分量时，将磁力计放置在地面上或水平平面上，使其平面与水平方向垂直，然后记录磁力计测得的水平分量。
目前，磁力计的测量精度已经非常高，可以达到亚纳特（1纳特=10^-9特斯拉）量级。
在实际测量中，还需要对磁力计进行校准，以消除仪器本身的误差。
除了磁力计，地磁场水平分量还可以使用其他测量方法进行测量。
例如，使用磁场测量卫星可以获取大范围的地磁场数据，包括水平分量。
这种方法可以提供全球范围内的地磁场数据，并且具有高精度和高分辨率。
应用领域地磁场水平分量的测量在很多领域都有广泛的应用。
1. 导航地磁场水平分量可以用于导航系统中的方位确定。
通过测量地磁场水平分量，可以判断导航设备的朝向和位置，从而实现导航和定位。
例如，手机中的指南针功能就是基于地磁场水平分量来确定方向的。
2. 地磁场勘探地磁场水平分量的测量可以用于地磁场勘探。
磁场的测量
磁场的测量【实验目的】（1）学会用“正切电流计法”测量地磁场水平分量B//。
（2）用磁阻传感器测量地磁场【实验原理及步骤】在我们周围到处都存在着磁场，同时磁场也为我们所用。
由于磁场存在的形式比较复杂，在测量时，首先需要知道被测量磁场的性质和磁场强度的大小，以此来选择正确的测量方法。
1. 地磁场地球本身具有磁性，地球及近地空间存在的磁场叫做地磁场。
地磁场的强度和方向随地点、甚至随时间变化而变化。
地磁的北极、南极分别在地理南极、北极附近，彼此并不重合，如图5.5.1所示，而且两者间的偏差随时间不断地缓慢变化。
在一个较小的范围内，地磁场基本上是均匀的。
地磁场可用三个参量来表示其方向和大小，如图5.5.2所示。
（1）磁偏角α。
地球表面任一点的地磁场强度矢量B所在的垂直平面（图5.5.2中B z所构成的平面，称地磁子午面）与地理子午面（图5.5.2中xz构成的平面）之间的夹角。
（2）磁倾角ϕ。
地磁场强度矢量B与水平面（xy平面）之间的夹角。
（3）水平分量B//。
地磁场强度矢量B在水平面上的投影。
地磁场存在于三维空间内，测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场的B 矢量的方向和大小。
这三个参量实际上是随时间在不断地改变，但这一变化极其缓慢、微弱。
图5.5.1 图5.5.22. 用“正切电流计法”测量地磁场水平分量B//1）实验前仪器调节“正切电流计”的结构如图5.5.3所示，它主要由亥姆霍兹线圈和罗盘构成。
亥姆霍兹线圈是由一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈组成，两线圈内的电流大小相同、方向一致。
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够在公共轴线中点附近产生较广泛的均匀磁场。
在亥姆霍兹线圈的公共轴线的中点处水平放置一个罗盘，就构成了“正切电流计”。
图5.5.3根据仪器的结构，在探测器盒盖的顶端安装罗盘，盒盖上设有2个定位螺丝，用于确定罗盘的位置；另有一个锁紧螺丝，用于固定罗盘。
将水平轴升降紧固螺丝松开，使水平轴降至升降板滑槽的下端，调节的目的是使罗盘的指针定位于线圈的轴线上。
地磁场水平分量的测量-实验
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
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
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
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。
地磁场水平分量的测量实验报告
地磁场水平分量的测量实验报告1. 实验目的通过地磁场水平分量的测量实验，了解地磁场的基本特性和测量方法，掌握地磁场水平分量的测量技巧和操作方法。
2. 实验原理地球上存在地磁场，它是由地球内部的自然磁场所产生。
地磁场的强度与地点、日期和时间等因素有关。
一般地球磁场垂直于地球表面的北极和南极之间的平面，称为地球的磁子午面，而水平面上的磁场分量叫做地磁场水平分量。
地磁场的测量方法主要有三种：飞行磁探、陆地磁探和海洋磁探。
陆地磁探是在地面上使用磁力计等仪器进行测量，通过目视或设备读数来获取数据。
3. 实验器材磁力计、细铁片、支架、水平仪、望远镜、三角板、直尺等。
4. 实验步骤（1）实验器材准备：将磁力计装在平整水平的铁板上，调整其变换装置，使磁针与磁场方向一致。
（2）实验地点选择：在开阔地面上选取一个平整水平的地点，安置仪器，保持地磁场垂直于磁力计，不受建筑物、障碍物及金属物质的影响。
（3）实验步骤：1. 水平安置磁力计，使其磁针与磁场方向一致。
2. 将望远镜调整至磁力计的标度上，并在三角板上安置细铁片，三角板的底边与罗盘水平。
3. 观察场地内可能影响罗盘方向的各种因素，避免振动、金属物质和电子设备等干扰。
记录罗盘的初始方位角度和时间。
4. 等待5分钟，让罗盘稳定在磁场方向，记录其方位角度和时间。
5. 在记录初始数据后，把细铁片向东或西移动一定的距离，保证细铁条与罗盘初始方位的夹角为30度。
6. 再等待5分钟，记录罗盘的方位角度和时间。
7. 按照上述方法，将细铁片向东或西移动，记录不同角度下罗盘的方位角度和时间。
8. 采集足够多的数据，计算平均角度和标准差。
5. 实验结果与分析实验过程中，需要注意各种可能影响罗盘方向的因素，如振动、金属物质和电子设备等干扰。
实验的平均角度和标准差可以通过计算得到，用于评估实验的准确性和可靠性。
6. 实验结论通过地磁场水平分量的测量实验，了解了地磁场的基本特性和测量方法，掌握了地磁场水平分量的测量技巧和操作方法。
地磁场水平分量测定实验
地磁场水平分量测定实验你知道地球上有个看不见摸不着的东西——地磁场吗？对，你没听错，不是啥“鬼磁场”，而是真正的地球磁场！它从地球的南极到北极，像一只大手悄悄把地球包裹住了，帮助我们保持方向，指引着我们走向正确的路。
你想，地磁场就像是地球的“指南针”，随时随地给我们提醒。
可是，你想知道它是怎么工作的嘛？今天就带你了解一下地磁场水平分量的测定实验，看一看这个神秘的地球磁场到底是怎么被人类一探究竟的。
首先得说，地磁场其实是由地球内部的铁镍合金构成的外核运动产生的，而它的水平分量呢，就是指磁场在地面上水平的那部分。
这个东西，可不是随便一个人都能凭感觉测出来的！要想知道地磁场的水平分量，我们得通过实验来动手操作，这可不像做饭一样瞎弄，得讲究技术、讲究方法，不然测出来的结果能让你大吃一惊，惊讶的同时还不见得准确。
实验中最常见的测量工具就是“地磁仪”，它不仅能测出水平分量，还能给你显示磁场的方向、强度，简直是磁场爱好者的“宝贝”。
咱们先来谈谈怎么测。
实验中，大家通常会用一个叫“水平分量磁力计”的仪器，这个仪器长得挺简单的，但功能强大。
你把它放到一个水平的地面上，开始慢慢转动它，让它对准地球磁场的方向。
你可能想，简单啊，谁不会呢？但实际操作起来可不那么简单。
你得非常小心，不能让仪器歪了半点，否则就会影响到结果。
别小看这一点，大家往往会忽视这些细节，一不小心就会测出个“错”数据，最后哭笑不得。
在操作的时候，你的心情可能会有点复杂，心里想着：“这仪器是不是出故障了？”结果看着上面的指针晃来晃去，咔嚓咔嚓地响，简直让你想扔掉它。
不过呢，这些小问题都是小事。
只要你坚持下来，测出来的磁场水平分量就是你辛苦劳作的成果。
说白了，实验就是这么回事，动手做了才知道什么效果，不管你觉得是不是挺难，都得坚持到底。
你也会发现，测量磁场的方向和强度时，其实这不仅仅是一个学术任务，它更像是一场与自然力量的亲密接触。
你能感受到，地球好像在静静地对你说：“嘿，我就是这片大地的磁场，你感受到了吗？”就是这样，你会突然觉得，自己和地球的连接变得更加紧密了，似乎也能更好地理解它的奥秘。
地磁场测定实验
定标原理解释
电流正向时测得电压为: 电流反向时测得电压为:
U U 0 KBH KB// sin
U U 0 KBH KB// sin
两式相减即可抵销 U 0 ,地磁场影响。
地磁场水平分量B//
方法1:将传感器调至0度,记录当前数据;再转至180
度,记录当时数据.调节调零旋钮使0度和180度数据 数值相等、符号相反。此时U 0 为零，转动传感器 找到数值极大时即为地磁场水平分量。 方法2:将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘 至水平。水平旋转转盘，找到传感器输出电压最大 方向，这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量 B//的方向。记录此时传感器输出电压U1后，再旋 转转盘，记录传感器输出最小的电压U2。由|U1U2|/2=KB//，求得当地地磁场水平分量B//。
磁阻传感器输出电路
利用四个同样的磁阻传感器组成一电桥,由于磁阻传 感器与地磁场夹角的不同,此电桥为不平衡电桥 对于一定的工作电压：磁阻传感器输出电压与外界 磁场的磁感应强度成正比关系
U U 0 KB
K为传感器的灵敏度，B为待测磁感应强度，U0为外 加磁场为零时传感器的输出电压。
亥姆霍磁线圈的磁场与传感器定标
测量方法解释
0度时测得电压为
U0 U0 KB// sin
180度时测得电压为
U180 U0 KB// sin(180 )
sin 和 sin(180 ) 应该数值相等符号相反。 方法一通过调零抵消 U 0 。 方法二通过相减抵消 U 0 。
用磁阻传感器测量地磁场
实验内容： 1、测量地磁场实验仪的灵敏度（定标）； 2．测量当地地磁场水平分量、测定磁倾角
地磁场水平分量测量图像分析
地磁场水平分量测量图像分析
地磁场水平分量测量图像分析是一种针对地球磁场中水平（水平方向）分量进行测量和分析的方法。
该方法涉及使用磁力计或磁场感应器等设备进行测量，并获取相应的磁场水平分量数据。
针对这些数据，可以进行不同的图像分析和处理。
在图像分析过程中，通常会进行以下操作：
1.数据采集：使用磁力计或磁场感应器等设备对地磁场进行实时或定期测量，并记录下水平分量的数值数据。
2.数据预处理：对采集到的数据进行预处理，如去除噪声、滤波处理等，以提高数据质量和可靠性。
3.数据可视化：将数据转化为图像形式，常见的表示方式包括二维图像、三维图像或曲线图等。
这样可以更直观地观察和分析地磁场水平分量的变化情况。
4.特征提取：从图像中提取有意义的特征信息，如峰值点、谷值点、波动范围等，通过对这些特征的分析可以获得地磁场水平分量的相关信息。
5.数据分析：利用统计学方法或其他分析手段对地磁场水平分量的数据进行分析，如均值、标准差、频谱分析等，以获取更多的定性或定量结果。
地磁场的水平分量(3篇)
第1篇一、引言地球是一个巨大的磁体，地球磁场是地球内部和外部空间中的一种重要物理现象。
地球磁场分为水平分量和垂直分量，其中水平分量是指地球磁场在地表水平方向上的磁力线分布。
地磁场的水平分量对于地球科学、导航、通信等领域具有重要意义。
本文将从地磁场的水平分量的产生、分布规律、测量方法及其应用等方面进行探讨。
二、地磁场的水平分量的产生1. 地核磁场的贡献地球内部存在一个由铁磁物质组成的液态外核，在地核的运动过程中，磁流体动力学效应产生了地球的磁场。
地核磁场在地表产生的水平分量主要来源于地核内部的磁流体动力学过程。
2. 地壳和地幔磁场的贡献地壳和地幔中的磁性物质在地磁场中也会产生水平分量。
地壳和地幔的磁场主要来源于岩石中的磁性矿物，如磁铁矿、赤铁矿等。
这些磁性矿物在地磁场的作用下，会产生磁化现象，从而在地表形成水平分量。
3. 外部空间磁场的贡献地球外部空间存在一个由太阳风产生的磁场，即太阳磁场。
太阳磁场在地表产生的水平分量称为太阳磁场水平分量。
太阳磁场水平分量对地球磁场的影响较大，尤其是在太阳活动周期中，太阳磁场水平分量会发生变化，进而影响地球磁场的水平分量。
三、地磁场的水平分量的分布规律1. 地磁纬度分布规律地磁场的水平分量在地磁纬度上呈现一定的分布规律。
一般来说，地磁纬度越低，水平分量越大；地磁纬度越高，水平分量越小。
这是由于地球磁场在地磁纬度较低的区域受到地核磁场的较强影响，而在地磁纬度较高的区域受到地壳和地幔磁场的较强影响。
2. 地磁经度分布规律地磁场的水平分量在地磁经度上呈现一定的分布规律。
在地磁经度上，水平分量受到地核磁场和地壳、地幔磁场的共同影响。
一般来说，地磁经度上水平分量的分布较为复杂，但总体上呈现出一定的规律。
四、地磁场的水平分量的测量方法1. 地磁观测站测量地磁观测站通过地磁仪器对地磁场的水平分量进行长期观测。
观测站通常设置在地形平坦、地质条件稳定的地方，以减少外界因素对观测结果的影响。
地磁场磁感应强度水平分量
地磁场磁感应强度水平分量1. 地磁场的概念说到地磁场，大家一定不会陌生，毕竟我们每天都在这个“看不见”的世界里生活。
你有没有想过，地球其实是一个巨大的磁铁？是的，没错，地球的核心是由熔融的铁和镍构成的，这就产生了强大的磁场，形成了我们所说的地磁场。
你可以把它想象成一个无形的保护罩，挡住宇宙中的一些有害辐射，简直就是大自然的“护身符”啊！不过，今天我们要说的重点是这个地磁场的磁感应强度的水平分量，听起来复杂，但其实也没那么高深。
1.1 磁感应强度是什么？那么，什么是磁感应强度呢？简单来说，磁感应强度就是描述某个区域内磁场强度的一个指标。
就好比你在阳光下晒太阳，有时候感觉晒得特舒服，有时候又觉得刺眼，这就是光的强度。
而磁感应强度则是告诉你，某个地方的磁场有多强。
如果你有机会玩玩指南针，指针的转动就说明了磁场的变化，磁感应强度越强，指针转动得越快。
这就像是一场舞会，磁场强劲的地方，总是能吸引到更多的“舞者”——也就是那些小磁针。
1.2 水平分量的意义接下来，咱们聊聊“水平分量”。
在地磁场的世界里，这个概念可以说是个“小人物”，但其实它的重要性不容小觑。
水平分量就像是一个人的身高，决定了他在众人中显得多么“突出”。
在地磁场中，水平分量是指磁场在地面水平面上的分布情况。
它能够帮助我们判断方位，尤其是在导航的时候，如果没有水平分量，方向感可就全无了，走错路就成了家常便饭，呵呵。
2. 地磁场的影响好了，接下来我们聊聊地磁场对我们生活的影响。
或许你会问，地磁场和我有什么关系？其实，地磁场对我们的生活影响大着呢。
首先，它影响着我们的电子设备。
手机、GPS、甚至你的智能手表，这些高科技玩意儿都依赖于地磁场的信号。
可以想象一下，如果没有地磁场，导航系统可能会“迷路”，让你在城市中转圈圈，真是让人哭笑不得。
2.1 对动植物的影响不仅如此，地磁场还对动植物的生存有着不可忽视的作用。
小鸟在迁徙时，凭借的就是地磁场的指引，它们就像有了“内置导航系统”，轻松穿越千山万水。
地磁场水平分量的测量知识讲解
地磁场水平分量的测地磁场水平分量的测量地磁场的数值比较小，约10 5T数量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。
本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。
由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。
【实验目的】1.掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性2.了解各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理3.学会用磁阻传感器测定地磁场【实验仪器】地磁场实验仪、底座、转轴，带角度刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍磁线圈【实验原理】物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。
对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。
磁阻传感器由长而薄的玻莫合金（铁镍合金）制成一维磁阻微电路集成芯片（二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场）。
它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。
薄膜的电阻率（）依赖于磁化强度M和电流I方向间的夹角，具有以下关系式：2（）（// ）cos （1）其中//、分别是电流I平行于M和垂直于M时的电阻率。
当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。
同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分（当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系），使磁阻传感器输出显示线性关系。
地磁场测量
地磁场测量预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制地球磁场Earth's Magnetic Field所需仪器EQUIPMENTINCLUDED:1 磁场传感器 Magnetic Field Sensor CI-6520A1 零高斯腔体Zero Gauss Chamber EM-86521 转动传感器 Rotary Motion Sensor CI-65381 罗盘 Dip Needle SF-86191 通用桌夹Universal Table Clamp ME-9376BME-87361 45厘米不锈钢杆子（消磁）45 cm Stainless (non-magnetic) Steel Rod1 可调节角度夹Adjustable Angle Clamp ME-8744需要但不包含NOT INCLUDED, BUT REQUIRED:1 ScienceWorkshop 500 or 750 Interface1 DataStudio SoftwareINTRODUCTIONThe magnitude and direction of the Earth's magnetic field are measured using a Magnetic Field Sensor mounted on a Rotary Motion Sensor. The Magnetic Field Sensor is rotated through 360 degrees by rotating the Rotary Motion Sensor pulley by hand. The Magnetic Field Sensor is zeroed using the Zero Gauss Chamber, the walls of which are made of a highly permeable material which redirects the magnetic field around the chamber.THEORYThe magnitude of the Earth's field varies over the surface ofthe Earth. The horizontal component of the Earth's magnetic field points toward North (magnetic South). The north end of a compass needle is attracted to the south end of the Earth's magnetic field. So the pole which is referred to as "North" is actually a south magnetic pole.The total field points at an angle from the horizontal. This angle (θ) is called the dip angle. An example for the Northern hemisphere is shown in Figure 1.BB TotalHorizontalTotalBcosBθ=Figure 1: Components of the Magnetic Field (Northern Hemisphere) 设置SETUP注意NOTE:实验时，请远离所有可以产生磁场的设备（电器，电脑，条形磁铁）。
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地磁场水平分量的测
地磁场水平分量的测量
地磁场的数值比较小，约10 5T数量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。
本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻
传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。
由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安
装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。
【实验目的】
1.掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性
2.了解各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理
3.学会用磁阻传感器测定地磁场
【实验仪器】
地磁场实验仪、底座、转轴，带角度刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍磁线
圈
【实验原理】
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。
对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。
磁阻传感器由长而薄的玻莫合金（铁镍合金）制成一维磁阻微电路集成芯片（二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场）。
它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附
着在硅片上，如图1所示。
薄膜的电阻率（）依赖于磁化强度M和电流I方向间的夹角，具有以下关系式：
2
（）（// ）cos （1）其中//、分别是电流I平行于M和垂直于M时的电阻率。
当沿着铁镍合金带的
长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。
同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分（当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强
度成平方关系），使磁阻传感器输出显示线性关系。
磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。
传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将
信号放大输出。
传感器内部结构如图 2所示。
图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不
相同，当存在外界磁场时，弓I 起电阻值变化有增有减。
因而输出电压
U out 可以用下式表示
为： R
U out — U b ⑵
对于一定的工作电压，如
U b 5.00V , FB525型磁阻传感器输出电压 U ⑷与外界磁场
的磁感应强度成正比关系：
U out U o KB
(3)式中，K 为传感器的灵敏度，
B 为待测磁感应强度。
U o 为外加磁场为零时传
感器的输出电压 。
由于亥姆霍磁线圈的特点是能在其轴线中心点附近产生较宽范围的均匀磁场区，所
以常用作弱磁场的标准磁场。
亥姆霍磁线圈公共轴线中心点位置的磁感应强度为：
8 0 ?N ?1
53/2R
为真空磁导率。
如下图1所示为磁阻传感器与地磁场实验仪外形及功能分布图。
电流
玻莫合金幫腹
外加磁场 Vout @1磁阻传感器旳构造示意图
图2碼阻传感器内的惠斯登电桥 (3) (4)
式中N 为单只线圈匝数, I 为线圈流过的电流强度, R 为亥姆霍磁线圈的平均半径,
铝合金带
外加磁场
f 偏晝磁场
W ®0 ©
1测区平合底產一2 ，节角度姐示专盘Y取粗传感器
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图1磁阻传感器与地磁场实验仪外形及功能分布图
【实验内容】
1•先将亥姆霍兹线圈按串联方式连接，磁阻传感器放置在亥姆霍兹线圈公共轴线中
点，使传感器的管脚和磁感应强度方向平行。
即使传感器的感应面与亥姆霍磁线圈轴线垂直。
用亥姆霍磁线圈产生的磁场作为已知的标准磁感应强度，测定并计算出（磁阻传感器）地磁场实验仪的灵敏度K。
以上步骤完成后，拆除亥姆霍磁线圈的励磁电流连接
线。
2•磁阻传感器已经平行固定在转盘上，先利用水准器指示，调节地磁场实验仪的底脚螺丝，把转盘调节到水平状态。
然后左右水平旋转转盘，寻找到传感器输出电压最大的
方向，这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量 B 〃的方向。
记录此时传感器输出电压
U i后，再旋转转盘180左右，寻找到传感器输出最大负电压的方向，记录传感器输出电压U2（负值），由u, U2 /2 K B//，求得当地地磁场水平分量B//。
3•将带有磁阻传感器的转盘平面调整为铅直，并使装置沿着地磁场磁感应强度水平
分量B//方向放置，只是方向转90。
转动调节转盘，分别记下传感器输出最大和最小时转盘指示值和水平面之间的夹角,和2，同时记录此最大读数U,和U2。
由磁倾角（1 2）/2计算的值。
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4 •由U1 U2 /2 KB，计算地磁场磁感应强度B的值。
并计算地磁场的垂直
分量B B ?sin 。
【注意事项】
1.为了保证测量结果的准确性，实验仪器周围一定范围内不应存在铁磁性金属物
体。
2 •测量地磁场水平分量，须将转盘调节至水平；测量地磁场B和磁倾角时，须将转盘面处于地磁子午面方向。
3. 测量磁倾角应记录不同时，传感器输出电压U总，应取不少于6组值，求其
平均值。
这是因为测量时，偏差 1 , U总U总？Cos1 0.9998U总变化很小，偏差
4 , U总U总？ Cos4 0.998U总，所以在偏差1至4范围U总变化极小，实验时应测出U总变化很小角的范围，然后求得平均值一。
【思考题】
1•磁阻传感器和霍耳传感器在工作原理和使用方法方面各有什么特点和区别？
2•如果在测量地磁场时，在磁阻传感器周围较近处，放一个铁钉，对测量结果将产
生什么影响？
3•为何玻莫合金磁阻传感器遇到较强磁场时，其灵敏度会降低？用什么方法来恢复
其原来的灵敏度？。