人类对地磁场的应用
论文题目：人类对地磁场的应用作者学校：
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题目：人类对地磁场的应用
（物理研究性学习）
摘要：人类对地磁场的应用及一些实例和展望
关键词：应用地磁场未来
研究方法：资料搜索
正文：
我们每一个人都知道，地球是一个很大的磁性球体，地理的南极附近是地磁的北极，而地理的北极则是地磁的南极，在它的周围空间布满了磁场，指南针总是指向南北极的事实，是地磁场存在的有力证据。但是地磁场有什么特点呢？还有其他的运用吗？通过这次的研究，我们将能解决这些问题。
地磁场的应用
通过上网进行资料搜索，我发现地磁场主要有以下几种应用：指南、探矿、地磁发电、预报自然灾害、解释自然现象。下面是详细信息：
指南:不知道我们的祖先有没有发现地磁场，但指南针却是一个最典型的地磁场的应用。
探矿:在山区、郊野之间，可以利用指南针等物品探测地下矿藏，如果南针失灵、不断偏转甚至垂直向下，那就意味着你发现宝藏了。
据测算，地磁场的变化有一定的规律性。比如在我国境内，每向北走一公里，
地磁感应强度的变化约为一亿分之几特。小范围内地磁感应强度和磁倾角几乎没
有什么变化。但是，有时地磁场的变化非常明显，有的地方会出现磁针反常现象，
磁针不再指向南北方向。在某些山区，磁针甚至变成直立状态。这种电磁场的剧
变称作地磁异常。显然，出现地磁异常的区域，地下一定蕴藏着丰富的磁铁矿。
我们可以根据地磁异常现象来探测磁铁矿区。1954年，我国一支地质探矿队发现，
在山东某个地区面积大约四平方公里的范围内，地磁感应强度异常极大值达到了
3.5×10-6 T。地质队员们推测，这里一定是一个储量较大的铁矿。经过钻探发
掘，最终在地下450 m深处发现了总厚度达62.54 m的磁铁矿区。
随着人们对地磁场研究的深入，地磁探矿的应用越来越广。地质学家们已经能够广泛应用地磁探矿来寻找铁、钴、镍、金以及石油等地下资源了。
发电：据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机进行了一次卫星悬绳发电实验。航天飞机在地球赤道上空离地面约300km处自东向西飞行，相对地面的
速度大约6.51×10３m/s.从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长
20km，电阻为800Ω的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。
根据理论设计，通过电离层(由等离子体组成)的作用，悬绳上可产生大约3A的
感应电流，但由于种种原因，在实验过程中，悬绳发生了断裂，因此，实验只取
得了部分成功。
预报：地壳中的岩石，有许多是具有磁性的。地震发生时，这些岩石受力变形，它的磁性也随之变化。在强烈地震前夕，地磁感应强度、磁倾角等都会发生变化，造成
局部地磁异常，这就是所谓的“震磁效应”。掌握了震磁效应的规律，利用测量
仪器监测地磁变化，就可以根据震磁效应对地震做出较准确的预报。
解释自然现象：我们知道，太阳活动如太阳黑子、耀斑等的出现具有一定周期性。长期的天文观测表明，太阳黑子总数变化的周期约11年。当太阳黑子活动剧烈的时
候，太阳喷射出大量兆电子伏能量级的带电粒子(电子、质子、离子等)。这些带
电粒子在掠过地球时，有许多被地磁场“捕获”。带电粒子掠过地球时形成的磁
场造成地磁场和地球外围电离层的剧烈变化，从而出现无线电短波衰减和通讯中
断等异常现象，这就是所谓的地磁暴。
地磁暴发生时，在一些高纬度地区，尤其是极地上空会出现瑰丽壮观的极光。
这是由于被地磁场“捕获”的大量带电粒子流在地磁场的偏转作用下，沿螺线路
径朝地球的磁极运动。高速运动的高能电子或质子撞击地球大气中大量的氧、氮
及其它惰性气体原子，并把能量传给气体原子的外层电子，这些电子紧接着又把
获得的能量以光的形式释放出来，如氧发红光，氩发蓝光等.这就是产生极光的
原因。
地磁场的未来
地磁场不但对人类有着种种妙用，还对地球上的各种生命体有着一定的影响，它能使人和植物的身体正常工作。然而，他的未来却不容乐观，随着大城市的发展，一座座高楼大厦拔地而起，钢筋构成的框架内部地磁场无法穿透，影响着人们的生活。
当然，随着人们对地磁场认识的加深，各种神奇的发明也随之而来，甚至还有人想要依靠地磁力来飞行——
这是一种新型飞行器，它利用地球磁场作为飞行环境，它以电磁力为飞行动力和飞行举力，所以给它取名为地磁力飞行器
飞行器工作原理：把地球、地球磁场、飞行器看作一台大电动机，地球是电机的定子，地球磁场是电机的磁场，飞行器是电机的转子。让飞行器带有定向流动的电流，在地球磁场的作用下，带有电流的飞行器就受到电磁力的作用，当电磁力足够大时，飞行器就能够在地球磁场范围内运动。
它可以通过调控旋转金属圆盘与地球磁场方向使飞行器推力方向改变，从而可以改变飞行器的飞行方向。
可以看出，地磁力飞行器是一种很有发展前途的飞行器，它可以使人类在地球磁场内的太空自由飞行，这一点无论是航天飞机、卫星、太空站都不能做到，它克服了飞机和火箭飞行出现的问题和弱点，它可以把人类的飞行从空气动力时代推向电磁动力时代。
参考文献：
1.关于地磁场 h ttp://wl.jt https://www.360docs.net/doc/c418854726.html,/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=237
2.地磁力飞行器 https://www.360docs.net/doc/c418854726.html,/s/blog_659176070100gpz2.html
2020年人教版九年级物理全一册第20单元：电与磁-地磁场 练习
2020年人教版九年级物理全一册第20单元：电与磁 地磁场精选题带答案 一．选择题（共13小题） 1．若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的，如图所示的四个示意图中，能合理描述这块大磁铁的是（） A．B． C．D． 2．地球是一个巨大的球体，下列图中有关地磁体的示意图正确的是（）A．B． C．D． 3．如图是我国早期的指南针﹣﹣司南，它是把天然磁石磨成勺子的形状，放在水平光滑的“地盘”上制成的。东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指
南”。“柢”指的是司南长柄，下列说法中正确的是（） ①司南指南北是由于它受到地磁场的作用 ②司南长柄指的是地磁场的北极 ③地磁场的南极在地球地理的南极附近 ④司南长柄一端是磁石的北极。 A．只有①②正确B．只有①④正确C．只有②③正确D．只有③④正确4．玩具小船上固定有螺线管（有铁芯）、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，船头最后静止时的指向是（） A．向东B．向南C．向西D．向北 5．我国古代四大发明之一指南针之所以能指南北是因为地球周围存在着地磁场，但地理的两极和地磁场的两极并不重合略有偏离，世界上最早发现这一现象的人是（）A．法拉第B．张衡C．奥斯特D．沈括 6．下列说法正确的是（） A．地磁南极就是地理南极
B．磁感线在磁体周围真实存在 C．奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场 D．电动机是利用电磁感应现象制成的 7．关于地磁场，下列说法正确的是（） A．地磁场的N极在地球的地理北极附近 B．地球周围的磁感线从地球地理北极附近出发，回到地球地理南极附近 C．仅在地磁场的作用下，可自由转动的小磁针静止时，N极指向地理的南极附近D．宋代科学家沈括最早发现了地磁场的两极与地理的两极并不完全重合 8．如图所示，关于指南针，下列说法中正确的是（） A．有的指南针只有一个磁极 B．自由转动的指南针，其静止时指南北是由于地磁场的作用 C．指南针的指向不会受到附近磁铁的干扰 D．指南针周围不存在磁场 9．在探究磁现象的活动中下列说法正确的是（） A．在条形磁体周围撒铁屑的目的是将原来不存在的磁场显示出来 B．用磁铁能吸起铜导线制成的通有电流的轻质螺线管 C．将条形磁体用细线悬挂起来，当它在水平面静止时北极会指向地理南方 D．把小磁针放在磁铁周围的任何位置，静止后小磁针的北极都指向地理北极
地磁场水平分量的测量-实验
地磁场水平分量的测量 姓名：王秋来 专业班级：物科院11级物理学 学号：1108405037 【摘要】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z B ，⑹北向分量x B ，⑺东向分量y B 。 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。 利用正切电流计算原理，测定地磁场的水平分量//B 地磁场水平分量为：032 85a u N B b R = ? 【关键字】地磁场，水平分量，正切电流计，磁偏角。 1、实验目的 （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、实验室提供的仪器和用具 亥姆霍兹线圈（N=700匝），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。 3、实验原理 3.1 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
m m S N 与地球的旋转轴NS 斜交一个角度o 5.11,00≈θθ。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 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x B 和东向分量y B ；B 在Z 轴上的投影z B 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z B ，⑹北向分量 x B ，⑺东向分量y B 。 不难看出，它们是B 在各个坐标体系中的坐标值，比如z y x B B B ,,就是B 在直角坐标系中的坐标值，而,,//B B z 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： z y x z y x B B B B B B tgI B B D B B D B B 2//2222//2//////,,,sin ,cos +=+==?=?= 图2
地磁场测量的研究
第28卷第4期延安大学学报(自然科学版)V o.l28N o.4 2009年12月Journal o fY anan U niversity(N atural Science Ed ition)D ec12009 地磁场测量的研究 赵晓伟 (延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000) 摘要:利用FD-HM-I型亥姆霍兹磁场测定仪及其所配备的高灵敏度毫特斯拉计传感器探头,测量地磁场水平及垂直分量,进一步测量出地磁场的大小和方向,改进了传统的测量地磁场的实验方法。 关键词:地磁场;测量;亥姆霍兹磁场测定仪;毫特斯拉计 中图分类号:O44115文献标识码:A文章编号:1004-602X(2009)04-0048-03 地磁场作为一种天然磁源,在军事、航空、航海、工业、医学、探矿等科研中有着重要的用途1地磁场的数值比较小,约为10-5T量级,其准确测量比较困难,但在直流磁场测量,特别是弱磁场测量中,却往往需要知道其准确数值,并设法消除其它因素对测量结果的影响。传统的亥姆霍兹线圈磁场测量实验[1-3],一般用探测线圈配以指针式交流电压表测量磁感应强度,由于线圈体积大、指针式交流电压表等级低等原因,测量的误差较大。近年来,在研究地磁场方面,科研工作者做了不少研究[4-8]。本文利用FD-HM-I型亥姆霍兹磁场测定仪及其所配备的高灵敏度毫特斯拉计传感器探头,测量地磁场水平及垂直分量,进一步测量出地磁场的大小和方向。所用的SS95A型集成霍耳传感器是一种高灵敏度优质磁场测量传感器,它的体积小(面积4mm@3 mm,厚2mm),其内部具有放大器和剩余电压补偿电路,采用此集成霍耳传感器(配直流数字电压表)制成的高灵敏度毫特斯拉计,可以准确测量0~2. 000mT的磁感应强度,其分辨率可达1@10-6T。因此,用它探测地磁场水平分量、地磁场垂直分量准确度较高,测量出地磁场的大小和方向,误差较小,是测量地磁场大小和方向的一种好方法,颇具推广价值。 1实验原理 为了减小干扰,其它铁磁物体远离实验装置。用水平仪将放置传感器探头的台面调节到水平,先放置一个罗盘,根据罗盘指针N、S极所指的方向测出地磁场水平分量的方向,作一条与罗盘指针N、S 极所指的方向所在直线相互平行的直线,调整传感器探头的方向,使传感器探头的法线方向与罗盘指针N、S极所指的方向相互垂直,移走罗盘,调节亥姆霍兹磁场测定仪面板上的毫特斯拉计调零旋钮,使毫特斯拉计显示为零(本毫特斯拉计为高灵敏度仪器,在台面上不同的位置,毫特斯拉计显示的最后一位可能有所不同,为防止其它杂散信号的影响,使毫特斯拉计显示为零),再调节传感器探头的方向使其与罗盘指针N、S极所指的方向一致(与前面所作直线相互平行),即与地磁场水平分量的方向一致,记录毫特斯拉计显示的数值,即地磁场水平分量B水平的大小。借助水平仪将传感器探头的法线方向调节到竖直,记录毫特斯拉计显示的数值,即地磁场垂直分量B垂直的大小。地磁场总量的大小用B地磁表示。 B地磁=B2水平+B2垂直(1) 地磁场的方向考虑它与水平方向的夹角,即磁倾角H为 H=arct g B垂直 B水平 (2) 这样,我们利用式(1)、式(2)就可以计算出地磁 收稿日期:20090826 作者简介:赵晓伟(1985)),男,陕西府谷人,延安大学物理与电子信息学院06级本科生。
高三物理复习专题--有关地磁场类问题集锦
有关地磁场类问题集锦 1.十九世纪二十年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流的方向是( ) A.由西向东垂直磁子午线 B.由东向西垂直磁子午线； C.由南向北沿磁子午线方向 D.由赤道向两极沿磁子午线方向 注：磁子午线是地球磁场N 极与S 极在地球表面的连线 2.20世纪50时年代，科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”，认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时，磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流，此电流产生了地磁场。连续的磁暴作用可维持地磁场。则外地核中的电流方向为（地磁场N 极与S 极在地球表面的连线称为磁子午线）（ ） A.垂直磁子午线由西向东 B 垂直磁子午线由东向西 C.沿磁子午线由南向北 D 沿磁子午线由北向南 ３.根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此可断定地球应该（ ） A.带负电 Ｂ带正电 C.不带电 Ｄ无法确定 4.一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由下落的过程中，导线上各点的电势（ ） A.东端最高 B.西端最高 C.中点最高 D.各点一样高 5.在赤道附近有一竖直向下的匀强电场，在此区域内有一根沿东西方向放置的直导体棒，由水平位置自静止落下，不计空气阻力，则导体棒两端落地的先后关系是（ ） Ａ.东端先落地 Ｂ.西端先落地 Ｃ.两端同时落地 Ｄ.无法确定 6.在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5Ｔ.如果赤 道上有一条沿东西方向的直导线，长40ｍ，载有20Ａ的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是 （ ） Ａ.4×10－8Ｎ Ｂ.2.5×10－5Ｎ Ｃ.9×10－4Ｎ Ｄ.4×10－2Ｎ 7.关于磁通量的说法中，正确的是（ ） A.穿过一个面的磁通量等于磁感强度和该面面积的乘积 B.在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积 C.穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数 D.地磁场穿过地球表面的磁通量为零。 8.为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势 来测量海水的流速。假设海洋某处地磁场竖直分量为B=0.5×10－4 T ，水流是南北 流向，如图1所示，将两电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水 流方向。若两电极相距L=20m ，与两电极相连的灵敏电压表读数为U=0.2mV ，则 海水的流速大小为（ ） A.10m/s B.0.2m/s C.5m/s D.2m/s 9.指南针静止时，其N 极指向如图2中虚线所示。若在其上方放置水平方向的导线，并通以直流电，则指南针转向图中实线位置。据此可知（ ） A.导线南北放置，通有向北的电流 B.导线南北放置，通有向南的电流 C.导线东西放置，通有向西的电流 D.导线东西放置，通有向东的电流 10.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系 时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势 代替电源，用小磁针的偏转检测电源，具体做法是：在地磁场作 用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直 导线， 当该导 图1 西 东
物理初三(话说地磁场)
物理初三(话说地磁场) 地球是个巨大的磁体，它周围空间存在的磁场叫地磁场。从我国古人发明指南针以来，人们就差不多明白地球存在着南北极对称的磁场。几千年来，人们对那个磁场的存在习以为常，特别少有人对此现象做过深入的研究。最近日本的一个研究小组利用超级电子计算机成功地摸拟出地磁场。然而，观测说明，从19世纪以来，地球磁场强度减少了约一成。因此有人认为，1000年以后地磁场将消逝。也有人认为近年来地磁场强度的减小是临时的，特别快将转为强度增加。因此众说纷起，那么地磁场到底是怎么样的？对地球上的生物有什么作用呢？ 【一】地磁场的两极位置 依照科学家的研究，地磁极的大概位置是：地磁南极在东经140°、南纬67°的南极洲威尔克斯附近；地磁北极在西经100°、北纬76°的北美洲帕里群岛附近。因此地磁南北极和地理的南北极并不重合。科学家还发明，地磁南北极的地理位置不是固定不变，而是在缓慢变化着的。 【二】地磁场的起源 地球存在磁场的缘故还不为人所知，普遍认为是由地核内液态铁的流动引起的。最具代表性的假说是“发电机理论”。1945年，物理学家埃尔萨塞依照磁流体发电机的原理，认为当液态的外地核在最初的微弱磁场中运动，像磁流体发电机一样产生电流，电流的磁场又使原来的弱磁场增强，如此外地核物质与磁场相互作用，使原来的弱磁场不断加强。由于摩擦生热的消耗，磁场增加到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场。 还有一种假说认为：铁磁质在770℃〔居里温度〕的高温中磁性会完全消逝。在地层深处的高温状态下，铁会达到并超过自身的熔点呈现液态，决可不能形成地球磁场。而应用“磁现象的电本质”来做解释，认为按照物理学研究的结果，高温、高压中的物质，其原子的核外电子会被加速而向外逃逸。因此，地核在6000K的高温柔360万个大气压的环境中会有大量的电子逃逸出来，地幔间会形成负电层。按照麦克斯韦的电磁理论：电动生磁，磁动生电。因此，要形成地球南北极式的磁场，必定需要形成旋转的电场，而地球自转必定会造成地幔负电层旋转，即旋转的负电场，磁场由此而生。 【三】地磁场对生物活动的妨碍 像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年可旅行几千公里，中途往往还要通过汪洋大海，然而还能测定精确的位置。科学家们发明，海龟能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方向。但关于迁徙中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的，它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置，最终到达某个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校的肯洛曼研究小组发明，绿海龟对不同地理位置间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。 信鸽能在遥远的地方飞回而不迷失方向，也是由于地磁的关心。 【四】地磁场对地球生物的保护 地磁场并不强，但关于地球上的各种生命来说，却显得特别重要。如在地球南北极附近或高纬度地区，有时在晚上会看到一种神奇的灿烂漂亮的彩色光带──极光。当太阳辐射出的带电粒子进入地磁场后，在地磁场的作用下，有害带电粒子沿地磁场的磁感线做螺旋线运动，最终会落到地球两极上空的大气层中，使大气层中的分子电离发光，形成极光。
实验五 地磁场测定
实验五 地磁场测定 一．概述 地磁场作为一种天然磁源，在军事、航空、航海、工业、医学、探矿等科研中有着重要用途。本仪器采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场的重要参量，通过实验可以掌握磁阻传感器定标以及测量地磁场水平分量和磁倾角的方法，了解测量弱磁场的一种重要手段和实验方法，本仪器与其他地磁场实验仪(如正切电流计测地磁场实验仪)相比具有以下优点： 1．实验转盘经过精心设计，可自由转动，方便地调节水平和铅直。内转盘相隔ο180，具有两组游标，这样既提高了测量精度，又消除了偏心差。 2．新型磁阻传感器的灵敏度高达50V/T ，分辨率可达8710~10--T ，稳定性好。用本仪器做实验，便于学生掌握新型传感器定标，及用磁阻传感器测量弱磁场的方法，测量地磁场参量准确度高； 3．本仪器不仅可测地磁场水平分量，而且能测出地磁场的大小与方向，这是正切电流计等地磁场实验仪所不能达到的。 本仪器可用于高校、中专的基础物理实验、综合性设计性物理实验及演示实验。 二．仪器技术要求 1．磁阻传感器 工作电压 6V ，灵敏度50V/T 2．亥姆霍兹线圈 单只线圈匝数N=500匝，半径10cm. 3．直流恒流源 输出电流0—200.0mA 连续可调 4．直流电压表 量程0—19.99mV ，分辨率0.01mV
5．测量地磁场水平分量不确定度小于3% 6．测量磁倾角不确定度小于3% 7．仪器的工作电压AC 220±10V 三．仪器外型
FD-HMC-2型 磁阻传感器与地磁场实验仪 (以下实验讲义和实验结果由复旦大学物理实验教学中心提供) 一．简介 地磁场的数值比较小，约510-T 量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。 二．实验原理 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式 θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ （1） 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的
地磁场测量的意义
地磁测量的重要意义 地磁场的特点 由于地球本身具有磁性，所以地球及附近的空间存在着磁场, 这个磁场就是地磁场。地磁场是地球的基本资源之一，与人类生活息息相关，它在地球科学、航空航天、资源探测、交通通讯、国防建设、地震预报等领域有着重要的应用。正是因为地磁场有如此重要应用价值，人们对地磁场的测量又迫切的需求。因此，磁场的测量已成为热点课题之一[1]。可以将地磁场近似地看作是地球中心有一个磁铁棒放，它的Ｎ极大体上对着南极，从而产生的磁场，其磁感线性状如图1.1所示。事实上，地球磁场的产生是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。 图1.1 地球磁场示意图 地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分，它们是不同的两种磁场。基本磁场是地磁场的主要组成部分，它源于地球的内部，相对来说比较稳定，变化缓慢。变化磁场起源于地球外部，并且很微弱[2]。 地磁场是一个向量场。常用的地磁参量有7个，即地磁场总强度F，地磁场的水平强度H，垂直强度Z，X和Y分别为水平强度的北向和东向分量，D和I 分别为磁偏角和磁倾角。其中以磁偏角的观测历史为最早。
在地磁场观测中，通常用三个参量来表示地磁场的方向和大小： (1)磁偏角A，即地球表面任一点的地磁场磁感应强度矢量B所在的垂直平面（地磁子午面）与地理子午面之间的夹角； (2) 磁倾角Φ，即地磁场磁感应强度矢量B与水平面之间的夹角； (3) 地磁场磁感应强度的水平分量B，即地磁场磁感应强度矢量B在水平面 上的投影[3]。 地磁场的重要应用 地磁场数值较小约0. 5 ×10- 4T，其强度与方向也随地点而异。地磁场被视 为地球的一种重要的天然磁源，它在国家科研中有着重要用途。在地球科学的研究中，作为以地球系统的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科，研究和掌握地磁场的固有特性及其变化规律是地球科学研究的重要内容。在交通运输方面，可以通过检测由于车辆干扰而引起的地磁场的变化来反应车辆本身的特点及运动情况[4]。 除此之外，地磁还可以用于石油定向斜井钻井中；在海洋中，进行地磁测量可以保证航海的安全、海洋工程建设及了解海底构造；在陆地上，人们通过大规模的地磁测量及分析地磁偏角的变化去测定强磁性铁矿床、弱磁性铁矿床以及铜、镍、铬、金刚石等各种矿石的分布；在科学研究方面，地磁测量有助于人类了解地球的成因和延边过程，掌握火山的活动规律，地震预报等[5]；在军事上，可以作为战场环境重要参数对军事斗争的前期准备、部队战斗力的发挥都具有重要意义。 目前国内外在石油开采中，大都利用地磁测量和地磁偏角进行地下储油分布及及其构造的探测。 虽然人们天天生活在地球磁场的影响下，但是我们却无法靠自身的五官来感受和估计地磁场的大小和方向。所以利用地球磁场固有特点，设计和制备应用于地磁测量的磁性传感器，这对于地球科学、航天航空、资源探测、交通运输、空间天气、测绘等诸多技术领域都拥有巨大的应用价值。
地磁场水平分量的测量解读
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m m S N 与地球的旋转轴NS 斜交一个角度o 5.11,00≈θθ。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 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x B 和东向分量y B ；B 在Z 轴上的投影z B 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z B ，⑹北向分量x B ，⑺东向分量y B 。 不难看出，它们是B 在各个坐标体系中的坐标值，比如z y x B B B ,,就是 图 1
高中物理“地磁场”教学要点
高中物理“地磁场”教学要点 高中物理“地磁场”教学要点 高中物理“地磁场”教学要点文/门道颖摘要：高中地磁知识是高考中经常出现的一类题目，从六个方面对高中地磁教学展开了详细的阐述。关键词：高中地理；地磁教学；关键点高中物理教材中对地磁场的描述只有一段话和一个插图，但是却是平时和高考中经常出现的一类题目，笔者认为对地磁场的教学应从以下几个方面去给学生进行讲述。一、地球磁场分布和条形磁铁外部磁场非常相近 地磁场的N极在地理南极附近，而地磁场的S极在地理北极附近。但二者有一个微小的偏角，叫磁偏角。在两极附近地磁场方向竖直方向，磁性最强。在赤道上方是水平方向，在南半球和北半球有两个分量：一个是水平分量，一个是竖直分量，磁性较弱。在地面附近的磁感应强度大约只有5×10-5T，而一般的永久磁体附近的磁感应强度可达0.4～0.7T。对地磁场形状和分布必须熟练掌握和应用。二、地磁场的起源问题人类很早就提出了地磁场的起源问题，为解释这个问题，历史上曾先后提出过许多观点。目前，较为成熟的是磁流体发电机学说。1945年，物理学家埃尔萨塞根据磁流体发电机的原理，认为当液态的外地核在最初的微弱磁场中运动，像磁流体发电机一样产生电流，电流的磁场又使原来的弱磁场增强，这样外地核物质与磁
场相互作用，使原来的弱磁场不断加强。由于摩擦生热的消耗，磁场增加到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场。而最初的微弱磁场可能来自核内化学不均匀性形成的电磁，从而产生的弱电流。还有一种是地心的岩浆出现旋转滚动产生地磁场。由于磁流体学说能够解释较多地磁现象，受到人们重视，但地球内部构造复杂，有待进一步验证。总之，地磁起源问题目前仍处于不断发展和深入研究的阶段，此问题在20xx年新课标高考中出现了选择题。三、对宇宙射线的作用地磁场并不强，但对于地球上的各种生命来说，却显得非常重要。这个“超巨”的地磁场，对地球形成了一个“保护盾”，减少了来自太空的宇宙射线的侵袭，地球上生物才得以生存生长。如果没有了这个保护盾，外来的宇宙射线将把最初出现在地球上的生命幼苗全部杀死，根本无法在地球上生存。在地球南北极附近或高纬度地区，有时在晚上会看到一种神奇的'灿烂美丽的彩色光带——极光。直到20世纪末，人造卫星和宇宙探测器的应用使人们了解到地磁场分布的特点，才解开了极光之谜。原来当太阳辐射出的带电粒子进入地磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，带电粒子沿地磁场的磁感线做螺旋线运动，最终会落到地球两极上空的大气层中，使大气层中的分子电离发光。由于在可见光波段受激的氧原子能发出绿光和红光；电离了的氮分子发射紫色光、蓝色光以及深红色光。因此，通常肉眼看到的极光是绿色、蓝色并带有粉红色或红色的边缘。在考试中能根据带电粒子运动方向和地磁场方
九年级物理地磁场、电流的磁场人教四年制版知识精讲
九年级物理地磁场、电流的磁场人教四年制版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 地磁场、电流的磁场 二. 重点、难点： 1. 知道地磁场。 2. 知道小磁针静止时，N极指北、S极指南的原因。 3. 知道电流周围存在着磁场。 4. 知道通电螺线管对外相当于一个条形磁体。 5. 会用安培定则（右手螺旋定则）确定通电螺线管磁极的极性和螺线管中的电流方向。 三. 知识点分析： 1. 地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫地磁场。磁针指南北，就是因为受到地磁场作用的缘故。 2. 地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。 注意区别地磁南极跟地理南极、地磁北极跟地理北极的概念：一是要注意地磁两极与地理两极的方位是相反的；二是要注意地磁北极与地理南极二者的位置稍有偏离，同样，地磁南极与地理北极二者的位置亦稍有偏离。 3. 由于地理两极与地磁两极并不重合，所以磁针所指的南北方向不是地理的正南正北方向，而是稍有些偏离。我国宋代的沈括是世界上最早准确记述这一现象的学者。 4. 奥斯特实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场；电流的磁场方向跟电流方向有关。 5. 通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极。 6. 通电螺线管的极性跟电流的关系。可以用安培定则来判定：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。 怎样根据安培定则判断通电螺线管的磁场？首先应该知道，安培定则表明，决定螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是螺线管的统法和电源正、负极的接法。其次，安培定则中的“电流的方向”指的是螺线管中电流的环绕方向，要让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中电流环绕方向相一致。 具体运用时可分三步进行：①标出螺线管上电流的环绕方向；②由环绕方向确定右手的握法；③由握法确定大拇指的指向，大拇指所指的这一端就是螺线管的N极，如图所示。 【典型例题】 [例1] 在图1上标出地磁场磁感线的方向及地磁南、北极。
实验报告磁阻传感器和地磁场的测量
实验报告磁阻传感器和 地磁场的测量 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
磁阻传感器和地磁场的测量 一． 实验目的 掌握磁阻传感器的特性。 掌握地磁场的测量方法。 二．实验原理 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图6-8-1所示。薄膜的电阻率 )(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。 HMC1021Z 磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。传感器内部结构如图6-8-2所示，图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电 阻值变化有增有减。因而输出电压out U 可以用下式表示为b out V R R U ??? ? ???=
物理高考物理地磁场的经典题型
18.图为地磁场磁感线的示意图．在北半球地磁场的竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差．设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2，则( ) A．若飞机从西往东飞，U1比U2高 B．若飞机从东往西飞，U2比U1高 C．若飞机从南往北飞，U1比U2高 D．若飞机从北往南飞，U2比U1高 （1999年全国试 题） 分析与解答： 本题的解答需要有较强的空间想像能力，为了便于分析，我们可以画出如图17-1-8所示的从上向下的俯视图可帮助分析（方位按上北、下南、左西、右东的规则）． 由图17-1-8所示的情景，根据右手定则不难判断出，不论是飞机向哪个方向飞行，相对于飞行员来讲，总是其左侧的电势较高，即总是U1比U2高，所以选项A、C正确．误点点拨： 本题的解答过程要解决好如下三个问题（这也是当年考生的“前车之鉴”）： 1．由于本题是一个涉及到地理知识的实际问题，因此需要考生能将这个实际的问题根据题目给出的具体条件（在北半球地磁场的竖直分量向下）进行简化处理，飞机水平飞行也就是“一根导体棒”沿水平方向切割磁感线． 2．本题中涉及到较为复杂的空间关系，包括地球磁场的方向、飞机飞行的方向以及飞行员的左右方机翼等．要解决好这样的复杂关系，就要求有良好的分析、思考习惯，将题目给出的四个选项所涉及到的空间关系用图形的方式分析表示出来，再用右手定则进行判断．
3．飞机的切割磁感线产生感应电动势时，飞机的机翼相当于电源内部（在电源内部电流从低电势流向高电势处），所以用右手定则判断时，四指所指示的方向电势较高． 14.具有金属外壳的人造地球卫星，在环绕地球做匀速圆周运动时 A.如果卫星沿着地球的经线绕地球运动，则在通过地磁场两极上空时，卫星的表面将产生感应电流 B.如果卫星的运动轨道经过北京和昆明的上空，则它的表面不会产生感应电流 C.如果卫星在地球同步轨道上运动，它的表面不会产生感应电流 D.如果卫星表面产生了感应电流，它的机械能将减少，轨道半径减小，运行速度也减小 答案：AC 在选项A和B中，穿过卫星的磁通量都会发生变化，卫星的表面将产生感应电流。选项C中，地球同步卫星的轨道在赤道的上方，穿过卫星的磁通量不变，卫星的表面不会产生感应电流。选项D中，如果卫星的表面产生了感应电流，它的机械能转化为电能，其轨道半径逐渐减小，运行速度逐渐变大，故D项错。 12、一架飞机做环球飞行经过我国上空后再经过地球南极上空（） A．飞机经过地球南极上空时地磁场通过飞机水平截面的磁通较大 B．飞机经过我国上空时地磁场通过飞机水平截面的磁通较大 C．飞机飞行过程中地磁场通过飞机水平截面的磁通为零 D．飞机飞行过程中地磁场通过飞机水平截面的磁通不变化
实验报告磁阻传感器和地磁场的测量
磁阻传感器和地磁场的测量 一．实验目的 掌握磁阻传感器的特性。 掌握地磁场的测量方法。 二．实验原理 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图6-8-1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式 θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。
HMC1021Z 磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。传感器内部结构如图6-8-2而输出电压out U 可以用下式表示为b out V R R U ??? ? ???= 磁阻传感器的构造示意图 磁阻传感器内的惠斯通电桥 对于一定的工作电压，如V V b 00.6=，HMC1021Z 磁阻传感器输出电压out U 与外界磁场的磁感应强度成正比关系，KB U U out +=0 上式中，K 为传感器的灵敏度，B 为待测磁感应强度。0U 为外加磁场为零时传感器的输出量。 由于亥姆霍兹线圈的特点是能在其轴线中心点附近产生较宽范围的均匀磁场区，所以常用作弱磁场的标准磁场。亥姆霍兹线圈公共轴线中心点位置的磁感应强度为：I R NI B 42 /301096.445 8 -?== μ 上式中N 为线圈匝数（500匝）；亥姆霍兹线圈的平均半径cm R 10=；真空磁导率270/104A N -?=πμ。
全国各地区地磁场强度表
磁场： 磁场，物理概念，是指传递实物间磁力作用的场。磁场是一种看不见、摸不着的特殊的场。磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。 用现代物理的观点来考察，物质中能够形成电荷的终极成分只有电子（带单位负电荷）和质子（带单位正电荷），因此负电荷就是带有过剩电子的点物体，正电荷就是带有过剩质子的点物体。运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。 地磁场： 地磁场是指地球内部存在的天然磁性现象。地球可视为一个磁偶极（magnetic dipole），其中一极位在地理北极附近，另一极位在地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。地球的磁场向太空伸出数万公里形成地球磁圈引力。地球磁圈对地球而言有屏障太阳风所挟带的带电粒子的作用。地球磁圈在白昼区(向日面)受到带电粒子的力影响而被挤压，在地球黑夜区（背日面）则向外伸出。 概述：
地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分，起源于固体地球内部，比较稳定，属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化，主要起源于固体地球外部，相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。 行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时，远距离通讯将受到严重影响，甚至中断。假如没有地磁场，从太阳发出的强大的带电粒子流（通常叫太阳风），就不会受到地磁场的作用发生偏转，而是直射地球。在这种高能粒子的轰击下，地球的大气成份可能不是现在的样子，生命将无法存在。所以地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。 地磁场强度大约是0.5-0.6高斯，也就是5-6*E-5特斯拉（50-60μT）。
地磁场的测定
地磁场的测定 行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时，远距离通讯将受到严重影响，甚至中断。假如没有地磁场，从太阳发出的强大的带电粒子流（通常叫太阳风），就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下，地球的大气成份可能不是现在的样子，生命将无法存在。所以地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。所以我们研究小组将对地磁场进行一系列的测定。下面我先对地磁场进行一些简单的介绍： 地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分，起源于地球内部，比较稳定，属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化，主要起源于地球内部，相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。大量的事实和证据表明，地磁场的磁极曾经互换过。 地磁场不是毫无变化的，它的强度与地磁极位置会改变。科学家发现，地磁极会周期性地逆反定向，这过程称为地磁反转。最近一次的反转是大约78万年前的布容尼斯－松山反转（Brunhes–Matuyama reversal）。对于澳大利亚红英安岩和枕状玄武岩的古地磁学（paleomagnetism）研究发现，地磁场的存在，估计至少已有35亿年之久[1]。地磁场会在太空与太阳风和其它带电粒子群流互相作用，因而形成磁层。地球磁层并不是球状的，在面对太阳的一面，其边界离地心的距离约为七万千米（随太阳风强度的不同而变化）。 磁极的位置 特性 地表上的地磁场强度并不均匀，强度因地理位置而有所变化：从0.3高斯（南美地区和南非）到0.6高斯（加拿大的磁北极附近，澳大利亚南部和一部分西伯利亚地区）。 地磁场类似磁铁棒，但是这种相似只是粗略的。磁铁棒或是其它永久磁铁的磁场是由于铁原子中的电子有序的运动而形成的。然而，地核的温度高于居里点（铁的居里点：绝对温度1043K），铁原子的电子轨道的方向会变得随机化，这样的
地磁场测定实验
地磁场的测量 一、实验目的 1．掌握坡莫合金磁阻传感器的定标 2．测量地磁场水平分量和磁倾角的方法 二、实验仪器 FD-HMC-2型磁阻传感器与地磁场实验仪 三、实验原理 地磁场作为一种天然磁源，在军事、航空、工业、医学、探矿等科研中有着重要用途。地磁场的数值比较小，约5 10 T量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事，工业，医学，探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小，灵敏度高，易安装，因而在弱磁测量方面有广泛应用前景。 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁，钴，镍及合金等磁性金属，当外加磁场平行与磁体部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各相异性磁阻效应。
HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金（铁镍合金）制成一维磁阻微电 路集成芯片（二维和三维磁阻传感器可以测量二维和三维磁场）。它利用通常的 半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系公式 θρρρθρ2//cos )()(⊥⊥-+= 其中//ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会发生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分（当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系），使磁阻传感器输出显示线性关系。 HMC1021Z 型磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。传感器部结构如图2所示。图2中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。因而输出电压out U 可以用下式表示为 铝合金带玻莫合金薄膜外加磁场电流 θＩ Ｍ外加磁场–+ Vout 偏置磁场 R +△R R +△R R -△ R R -△R Vb 图1 磁阻传感器的构造示意图 图2 磁阻传感器内的惠斯通电桥
地磁场水平分量的测量
地磁场水平分量的测量 地磁场的数值比较小，约T 105-数量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻 传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。 【实验目的】 1.掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性 2.了解各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理 3.学会用磁阻传感器测定地磁场 【实验仪器】 地磁场实验仪、底座、转轴，带角度刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍磁线圈 【实验原理】 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 磁阻传感器由长而薄的玻莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式： θρ-ρ+ρ=θρ⊥⊥2cos )()(∥ （1） 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。 磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。传感器内部结构如图2所示。图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。因而输出电压out U 可以用下式表示