测量地磁场实验-居家物理实验(版)

时间:2024-06-02 11:04:37

实验项目名称:测量地磁场实验             

实验目的:

1.了解地磁场分布,并研究测量地磁场的方法

2.利用智能手机测量地磁场的水平分量,垂直分量和磁倾角

 

实验原理和实验内容:

地球本身具有磁性,所以地球和近地之间存在着磁场,叫做地磁场。地磁场的强度和方向随地点(甚至随时间)而异。地磁场的北极,南极分别在地理南极,北极附近,批次并不重合,而且两者之间的偏差随时间不断在缓慢变化。

测量地磁场实验-居家物理实验(版)

在一个不太大的范围内,地磁场基本上是均匀的,可用三个参量来表示地磁场的方向和大小。

测量地磁场实验-居家物理实验(版)

仪器设备的记录:

智能手机,直尺,铅笔,白纸

实验内容及数据记录:(可使用EXCEl数据导入,注意有效数字,标明单位)

  1. 确定磁力计三轴指代方位与手机对应关系
  2. 测量地磁场的水平分量

将手机水平放置,在水平面上旋转手机,找到磁场的最大值,画出此时位置并记录磁场Bmax,继续旋转手机找到磁场值的最小值,并记录磁场Bmin,根据Bmax和Bmin数据计算地磁场的水平分量B∥大小

  1. 测量地磁场的垂直分量

将手机沿确定好的位置竖直放置,然后倒置,分别记录磁场的最大值和最小值数据,计算地磁场的垂直分量B⊥大小

  1. 计算磁感应强度大小及磁倾角,并估算相对误差
  2. 实验数据的处理:(给出不确定度的计算结果及实验结果的表达式,必须有计算过程,注意有效位数保留和单位,画图可使用电脑绘图。)
  3.  

B的水平分量:根据B=Bmax-Bmin/2

1.44.9375+328125/2=38.875 ????T

2.44.75+31.25/2=38 ????T

3.44.1875+31.5/2=37.84375????T

所以B∥的平均值:38.23958 ????T

B的垂直分量:根据B=Bmax-Bmin/2

1.(23.5+44.13)/2=33.815 ????T

2.(23.63+44.25)/2=33.94 ????T

3.(25.44+43)/2=34.22 ????T

所以B⊥的平均值:33.99167????T

磁倾角β=arctan(B⊥/ B//)

所以β= arctan(33.99167 / 38.23958 )=arctan(0.88891)

                                    =41.6343°

实验结果的误差分析与问题讨论:(这是培养分析能力的重要环节,一定认真完成)

  1. 由于实验地与所给地之间的距离,引起的误差较为影响
  2. 实验仪器手机硬件和灵敏度的影响也可能会造成误差,以及测量水平分量时桌面的平整度,垂直时手机与平面的角度都会引起测量误差
  3. 最后可能为周围有带磁场的物件的干扰,造成误差

实验思考题解答:

  1. 如何确定手机的xyz轴方向?

用手机指南针确定正北方向,打开磁力计,在xy数值是否在某一范围跳动,稳定之后水平旋转90°,重复稳定操作,则此位置手机的前摄所指即为Y,前一步为X,数值上方为Z