地磁场水平分量的测量解读

更新时间：2024-04-12 21:00:01 阅读量：综合文库文档下载

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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NmSm与地球的旋转轴NS斜交一个角度?0,?0?11.5o。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//图1

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Bx和东向分量By；B在Z轴上的投影Bz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Bz，⑹北向分量Bx，⑺东向分量By。

不难看出，它们是B在各个坐标体系中的坐标值，比如Bx,By,Bz就是

图2

实验二十九地磁场水平分量的测量

B在直角坐标系中的坐标值，而Bz,B//,D和D、B//、I则分别是B在柱面坐标系和球坐标系中的坐标值，这三种坐标体系是彼此独立的，在它们之间，存在着如下的变换关系：

Bx?B//?cosD,By?B//?sinD,Bz?B//tgI,B2//?B2x?B2y,B2?B2//?B2zB?B//?secI?Bz?cscI；tgD?

ByBx （1）

如果知道其中独立的三个，其它四个就可以计算出来。确定某一点的地磁场通常用磁偏角，磁

倾角和水平分量B//三个独立要素。

4.2 利用正切电流计算原理，测定地磁场的水平分量B// 我们利用亥姆霍兹线圈制成一台正切电流计，亥姆霍兹线圈是一对相同的圆形线圈，彼此平行而且共轴，两线圈平行放置，绕行方向一致，相互串联，其线圈的间距等于

线圈的半径。

图3 在中心点附近较大范围内的磁场是相当均匀的，亥姆霍兹