03月08日版本：

A.背景知识 地球是一个巨大的磁体，根据1965年的科学测定，地磁北极位于东经139．9º，南纬66．6º的南极洲威尔斯附近；100．5º， 75．5º的北美洲帕里群岛附近 .地磁两极和地理两极并不重合，地球及近地空间存在着磁场，叫做地磁场。在一个不太大的范围内，地磁场基本上是均匀的，可以用三个参量来表示地磁场的大小和方向，即水平分量、磁偏角和磁倾角。地磁水平分量是地磁感应强度矢量Ｂ在水平面上的投影。本实验通过亥姆霍兹线圈中心部分产生的辅助磁场，再用小磁针在合磁场中测得本地区的地磁水平分量。

B.课程思政 我国是对磁现象认识最早的国家之一，公元前4世纪左右成书的《管子》中就有“上有慈石者，其下有铜金”的记载，这是关于磁的最早记载。类似的记载，在其后的《吕氏春秋》中也可以找到:“慈石召铁，或引之也”。东汉高诱在《吕氏春秋注》中谈到:“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引也”。 在我国很早就发现了磁石的指向性，并制出了指向仪器——司南，即指南针。指南针是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的结果。作为中国古代四大发明之一，它的发明对人类的科学技术和文明的发展，起了无可估量的作用。在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。 本实验就是利用一个“指南针”在磁场中运动情况，测量地磁场的水平分量的大小。

C.与现代科学技术的结合 地磁的精确测量时地磁学重要研究内容，对于现代卫星导航、地震天气预报、地球物理勘探等方面具有重要意义。

1.调节亥姆霍兹线圈方位使其轴线与小磁针指向相同，即均是地磁水平分量的方向。小磁针位于亥姆霍兹线圈的中心位置附近； 2.利用换向开关和滑线变阻器，连接电路，使得亥姆霍兹线圈中电流大小和方向可以改变； 3.改变亥姆霍兹线圈中电流大小和方向，测量小磁针的振动周期的变化； 4.绘制1/T2~i曲线，从图上找到T2→∞时所对应的电流i，从而得到地磁场水平分量的数值。

1.将小磁针的振动转化为电信号，通过示波器等电学仪器精确测量其振动周期； 2.如何比较精确地调节亥姆霍兹线圈方位使其轴线与小磁针指向相同；

1.利用此实验方法测量亥姆霍兹线圈的磁场分布，并与理论值对比； 2.测量小磁针的转动惯量； 3.测量小磁针磁矩。

1.通过高速相机和tracker软件实现磁针振动周期的精确测量； 2.利用此实验装置，对地磁场下两个磁针耦合振动进行观察和测量； 3.通过磁聚焦法、光磁共振法等测量地磁的水平分量。

物理实验的思维方式和实验设计能力， 寻找物理量之间线性关系， 实验数据的正确处理。

磁力矩，简谐振动，亥姆霍兹线圈，数据处理。

磁学，自旋电子学，地球物理，地震学。

弱电流的检测，毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律的验证，用巨磁电阻、隧穿磁电阻等精密传感器测量磁场。

欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01