地磁场水平分量的测量研究

２１．
［６］陈伯舫．二维常体Ｌ地磁水平分量变化的一些特征［Ｊ］．地震地磁观测与研究，２００１，２２（３）：１３—１６． ［７］张兆李，缪连元，张立．大学物理实验［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００１． ［８］蒋达雅，王世纪。陈以方，等．大学物理实验［Ｍ］．北京：北京邮电大学出版社，２００２． ［９］朱贺年．基础物理实验教程［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００３． ［１０］张兆奎．大学物理实验［Ｍ］．上海：华东理工大学出版社，１９９６．
Ｏｎ
Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
ｔｈｅ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ Ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ
ＬＪ Ｗ西 （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｂｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｃｘｎａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｏｃｃｕｐｉｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｕｅｓ ｔＯ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ，ＳＯ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｉｎｔｒｕｄｕｃｅｄ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ
第２７卷第４期 ２００９年１０月
沈阳师范大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｚｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）
Ｖ胡．２７．Ｎｏ．４ Ｏｃｔ．２００９
文章编号：１６７３—５８６２（２００９）０４—０４３０—０２
地磁场水平分量的测量研究
李微
（渤海大学物理系，辽宁锦州１２１０１３） 摘 要：地磁场水平分量的测量在很多领域占重要地位。地磁场的形成是由于地电流，地球
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃｏｍｌｘｍｅｎｔ；ｔａｎｇｅｎｔ ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ；ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ
万方数据
正切电流计法
１）按图１接线，将罗盘放在亥姆霍兹线圈轴线中心位置。 ２）调节正切电流计底座的底脚螺丝使水准器气
泡调至中间位置，（即使罗盘位于水平位置）这样线 圈平面就基本铅直了。 ３）旋转整个正切电流计装置使线圈平面与罗盘 磁针相平行，即使线圈平面与磁子午面一致，并使磁 针的Ｎ极指向“０”刻度线，这样线圈通电后由线圈产 生的磁场与地磁水平分量Ｂ∥相互垂直。 ４）调节电阻箱的阻值，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ｅ，，为了消除罗盘的磁针偏心误差，须从罗盘上读得两 个读数ｅ】，ａ２，如图２：通过换向开关使电流换向，同样在罗盘上又可读得 两个读数８３，８４，则偏转角：ｅ＝（０１＋０２＋０３＋０４）１／４。偏转角在０－－９０。之 间，而取４５。时的相对误差最小。 ５）逐次增加电流值，可测得一系列的偏转角日值。用最ｄｘ－－乘法， 设ｚ＝ｔａｎ０，了＝Ｉ，求其相关系数、回归常数口和回归系数ｂ，然后求得 本地区四月时地磁场水平分量Ｂ／／为（４．５３±０．１０）×１０＿５Ｔ＝（０．４５± ０．０１）高斯。
由式子Ｂ＝悬熹算得地球磁感应强度的水平分量：
Ｂ＝（０．３０±０．０２）高斯 实验结果和标准值相比，百分误差在５％以内。 注意：实验时将易产生磁场的仪器设备尽可能远离冲击电流计，以 免干扰测量，且电路中的电流值不宜取大值。圆线圈每转过９０。角，就切割地磁场的磁力线，从而使圆 线圈上的磁通量发生变化，其值大小通过冲击电流计回路，在相应的偏转值上间接地反映出来。 分析讨论：引起测量误差的因素有以下几方面：１）仪器的固有缺陷。例如：刻度不准、仪器水平未调 整、精确度不够。２）环境的影响，即在实验室条件下，仪器不加以修正就引入系统误差。３）在读数时，估 读会引入误差。在后两个因素相同的条件下，由于正切电流计的精确度可达到０．１级，而冲击电流计可 达０．０１级，所以用冲击电流计测地磁水平分量值比用正切电流计误差小。实验中的Ｂ值受到圆线圈半 径的影响较大，所以由此产生的误差也是主要的。至于圆线圈在转动过程中的速度大小，对电流计在偏 转读数上产生的误差倒不是很大，但线圈在垂直方向的翻动与水平方向的转动，使其冲击电流计上的偏 转值并不一样，这是因为地球磁感应强度分为垂直分量和水平分量，两者相差较明显，通常以水平方向 分量考虑的多些。 参考文献：
ｔｈｅ ｇｅ删ａｍｇｎｅｔｉｃ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ
ｔｈｅ
ｆｉｅｌｄ（ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔａｎｇｅｎｔ ｇａｌｖａｎｏｒ】ｎｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ），ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｎ Ｊｉｎｚｈｏｕ ａｔ ｔｈａｔ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅ／ｔｓｏｎ ｏｆ ｃａｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．
想的地磁场的磁轴与地轴成约１１．３。的倾斜角，且磁极的位置在不断地移动着。由于地球磁感应强度
随不同的地理位置而变化，另外地磁场还随时间，并跟太阳、月球和太阳黑子等一些现象有关，所以要精 确地测量地球上某点的地磁感应强度并不是很容易的。文中研究了用正切电流计和冲击电流计测量地 磁场水平分量的２种方法。 １
万方数据
第４期
李微：地磁场水平分量的测量研究
４３１
磁感线垂直于线圈平面，必须将正切电流计调水平，在无电流通过时，罗盘磁针指向为磁轴方向，为使磁 轴与线圈成０。角，使线圈平面与罗盘相平行。
２冲击电流计法
１）按原理图３连线。 ２）用指南针测出地球的南北方向，将圆线圈的平面朝着南北方向 或者东西方向，接通电源。 ３）调节Ｒｌ，Ｒ２滑线电阻，分别在不同的变化电流△Ｊｆ下，测出冲击 电流计相应的偏转值。 ４）在电路不变的情况下将圆线圈快速转过９０。角，测出此时冲击电 流计上第一次最大偏转值。接着再转９０。角，直至一圈结束。 ５）根据公式算得数据求出地磁场水平分量值。
［１］翟玉人．实验教学示范中心建设评审工作的实践与思考［Ｊ］．沈阳师范大学学报：自然科学版，２００８，２６（１）：１１９．
１２２．
图３冲击电流计的测量原理图
［２］刘志华，高嵩，林圣路．电场中里德堡Ｌｉ原子的动力学性质的研究［Ｊ］．沈阳师范大学学报：自然科学版，２００８，
２６（１）：４５—４８．
［３］ 田红梅，滕坚．基于Ｅｘｃｅｌ实现物理实验数据的管理和分析［Ｊ］．物理与工程，２００８，１８（６）：１８—２１． ［４］符时民．用数字式冲击电流计测高值电阻［Ｊ］．物理与工程，２００８，１５（１）：３５—３７． ［５］马颖，徐丽琴，詹康生，等．大学物理实验综合性项目设计与教学实践仞探［Ｊ］．物理与工程，２００９，１９（３）：１８．
表面不同地点的磁场强度不同。介绍了用正切电流计和冲击电流计测量地磁场水平分量的两种 方法，得到锦州地区当时的地磁场水平分量的大小，并分析了产生误差的原因。 关键词：地磁场；水平分量；正切电流计；冲击电流计 中图分类号：Ｏ
４－３４
文献标识码：Ａ
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言
地球是一个大磁体，地球本身及其周围空间存在着磁场叫地磁场。地磁场主要来源于地球内部，假
正切
电流计
图１正切电流计测地磁水平分量的原理图
图２罗盘读数图
注意：实验时将易产生磁场的仪器设备，（如：安培表、通电的线圈等）尽可能远离正切电流计，以免 干扰测量。因为地球是一个大磁体，在地球表面上一点周围的磁感线可近似认为平行于水平面的，为使
收稿日期：２００９．０６—１９ 基金项目：辽宁省高等学校科学研究计划项目（２００８００６）。 作者简介：李微（１９７９一），女，辽宁义县人，渤海大学教师，硕士。