50 28.5 29.0 22.0 22.5
100 50.0 50.0 36.5 37.0
2.992 106 5.984 106 8.976106 1.496105 2.992105
大地磁场
3.106 105 3.137 105 3.030105 3.136105 3.164105
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 Nm 、Sm 与地球的旋转轴 NS 斜交一个0 ， 0 11.5 0 ，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 BG 。
表二、N=30 匝
电流（mA） 罗 盘正 偏 转反 角 平均角度
tan
20 7.5 7.0 6.0 7.0 6.875 0.12
40 14.5 14.0 11.5 12.5 13.125 0.23
60 21.5 22.0 16.5 17.5 19.375 0.35
80 28.5 28.5 21.0 22.0 25.0 0.47
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
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 BR 正交，两个矢量相加后产生磁场矢量为 BC 它们之间存在 以下关系：
BR
BC
BG ctg BR
圆环线圈产生的磁场，在
2
的偏转角1 ，为了消除罗盘磁针偏心误差，需从罗盘商读的两个读数1 ，
2 ，通过调节接线使电流换向，同样在罗盘上又可读3 、4 ，则偏转角


1 4
(1
2

3
4 )
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1 、2 、3 、4 4 个读数。
【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
轴线上磁场强度计算公式为：

uNR2I 1 3
BG
BR 2 ( R2 x2 )2
由此可知，矢量相加后的磁场 BC 大小与圆环线圈产生的磁场强度及大
地磁场 BG 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。
BG
实验内容
O
x
1
【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
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1 、2 、3 、4 4 个读数。
6、测得一系列的偏转角 值。作 I~tan 图，由图线求出斜率 b 值，代入
3
I 52 RBa tan
8u0 N
即可求得地磁场水平分量为
Ba

8u0 N
3
b
52 R
【数据表格】（画出数据表格，写明物理量和单位）
3
表一、I=50mA
线圈匝数
罗盘偏 正
转角
反
线圈磁场
线圈半径：R=105mm
10
20
5.5
11.2
5.0
11.0
5.5
10.0
6.0
11.0
0 4 10 7 H / m
30 17.5 17.5 15.0 16.0
100 35.0 35.0 25.0 26.0 30.25 0.58
150 47.5 48.0 35.0 36.0 41.625 0.89
实验地点：湛江师范学院物理楼 605 室 【数据处理及结果】
【讨论】
4