地磁場水平分量的測量【摘要】:地磁場水平分量(horizontalcomponentofgeomagneticfiel)：地磁場的總磁場強度矢量T在參考坐標系的XOY水平面上的投影，稱為地磁場水平分量，通常用符號H表示。水平分量的數值在赤道附近最大，約為0.03?0.04mT，由赤道向兩極數值逐漸減小，兩極為零。地球上除高緯度地區以外，大部分地區地磁場水平分量是大致指北的，這個方向稱為磁北。中國由南到北，水平分量逐漸減小，約從0.04到0.02mT。【關鍵詞】：地磁場水平分量、亥姆霍茲線圈、正切電流【引言】：地磁場包括基本磁場和變化磁場兩個部分。基本磁場是地磁場的主要部分，起源于地球內部，比較穩定，屬于靜磁場部分。變化磁場包括地磁場的各種短期變化，主要起源于地球內部，相對比較微弱。地球變化磁場可分為平靜變化和干擾變化兩大類型。行軍、航海利用地磁場對指南針的作用來定向。人們還可以根據地磁場在地面上分布的特征尋找礦藏。地磁場的變化能影響無線電波的傳播。當地磁場受到太陽黑子活動而發生強烈擾動時，遠距離通訊將受到嚴重影響，甚至中斷。假如沒有地磁場，從太陽發出的強大的帶電粒子流(通常叫太陽風)，就不會受到地磁場的作用發生偏轉而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下，地球的大氣成份可能不是現在的樣子，生命將無法存在。所以地磁場這頂“保護傘”對我們來說至關重要。地磁場強度大約是0.5-0.6高斯，也就是5-6*E-5特斯拉(50-60〃T)。【實驗目的】:學習測量地磁場水平分量的方法了解正切電流計的原理學習分析系統誤差的方法【實驗原理】：亥姆霍茲線圈(Helmholtzcoil)是一種制造小范圍區域均勻磁場的器件。由于亥姆霍茲線圈具有開敞性質，很容易地可以將其它儀器置入或移出，也可以直接做視覺觀察，所以，是物理實驗常使用的器件。因德國物理學者赫爾曼?馮?亥姆霍茲而命名。

亥姆霍茲線圈是由一對完全相同的圓形導體線圈組成。米用直角坐標系，這兩個半徑為的圓形線圈的中心軸都與2-軸同軸。兩個圓形線圈的Z-坐標分別為O與每一個導體線圈載有同向電流。設定可以使得在兩個線圈中心位置0（即原點）的磁場，其不均勻程度極小化。這動作促使，也意味著領先的非零微分項目是，稍后會對這論點做更詳細解釋。但是，這樣做仍舊會在線圈平面跟Z-軸相交處與0點之間遺留大約7%磁場數值的差別。在某些應用中，亥姆霍茲線圈可以用來抵消地磁場，制造出接近零磁場的區域。關于在空間任意位置的精確磁場計算，需要應用到貝索函數或橢圓函數與其相關技巧。沿著線圈的中心軸（z-軸），涉及到的計算比較簡單，可以應用泰勒展開，將磁場展開為的幕級數。采用直角坐標系，以亥姆霍茲線圈的中心位置為z-軸的原點0。由于對于xy-平面的對稱性，奇數幕項目必等于零。經過調整兩個線圈之間的距離，可以使得0點成為拐點，則可以保證級項目為零，因此領先不均勻項目是級項目。在中心位置0點，磁場為：頃窖 （1）其中，仲;,=4nX10"-7H/m是磁常數。將指南針放置在亥姆霍茲線圈的兩線圈中心位置，并調整指南針位置使指南針方向與兩線圈連線方向垂直，給線圈通同向電流，指南針指針發生偏轉，記錄偏轉角度Aa。因為兩磁場方向是正交的，偏轉后的指針方向即兩個磁場方向的矢量和地磁場水平分量B2矢量和地磁場水平分量B2所加磁場B1所以 B2=B1/tana （2）B1由（1）式算出。【實驗儀器】：亥姆霍茲線圈、指南針、電流表、滑動變阻器、直流穩壓電源、導線若干【實驗內容】：連接電路，調整好指南針位置，接通電源，記錄指針初始位置；調整滑動變阻器，指針發生偏轉，記錄偏轉角度△a，電流表示數I，并由(1)(2)式計算地磁場水平分量B2,其中R=10cm，是磁常數，n=700匝。重復測量幾次，計算B2平均值。【數據處理】:序號項目 ?J123456偏轉角度^a/度64.032.473.966.570.460.5電流I/mA11.443.6619.4612.9415.629.62所加磁場B1/mT0.0720.0230.1220.0810.0980.061地磁場水平分量B2/mT0.03510.03620.03520.03520.03490.0345平均值/mT0.0352【結論】：本地區地磁場水平分量約為0.0352m