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实验概述
【实验目的及要求】
1、学分量的方法
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N、S与地球的旋转轴NS斜交一个,
mm0
,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
0
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B。
G
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B正交,两个矢量相加后产生磁场矢量为B它们之间存在
RC
以下关系:
B
RBctgB
BGR
C
圆环线圈产生的磁场,在
轴线上磁场强度计算公式为:
uNR2I13
BB()2
GR2R2x2
由此可知,矢量相加后的磁场B大小与圆环线圈产生的磁场强度及大
C
地磁场B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
G
上面给出。
B
G
Ox
实验内容
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
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
【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
磁子地午面一致,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B与磁水平分量地B相互垂直。
GR
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
2
的偏转角,为了消除罗盘磁针偏心误差,需从罗盘商读的两个读数,
11
,通过调节接线使电流换向,同样在罗盘上又可读、,则偏转角
234
1
()
41234
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、、、4个读数。
1234
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、、、4个读数。
1234
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
52RB
Iatan
8uN
0
即可求得地磁场水平分量为
8uN
B0b
a3
52R
【数据表格】(画出数据表格,写明物理量和单位)
3
表一、I=50mA线圈半径:R=105mm4107H/m
0
线圈匝数**********

正

反

10101010105
10101010105
表二、N=30匝
电流(mA)20406080100150

正

偏

转反

tan
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