GT4515 地磁场测试仪的应用
GT4515 地磁场测试仪说明书
一、概述
大地磁场的测量在许多领域中都有应用.GT4515地磁场水平分量实验仪通过测量大地磁场与圆环线圈合成磁场方向偏离角度进行大地磁场的间接测量.
二、仪器构成
GT4515地磁场测定仪由两部分组成,它们分别为磁场水平分量测试仪(图1)、地磁场测试架二个部分组成(图2).
三、主要技术性能
1、环境适应性：工作温度10~35℃,相对湿度25~75%
2、抗电强度：仪器能经受50Hz正弦波500V电压1min耐压试验.
3、励磁工作台
线圈有限半径105mm
圆环励磁线圈匝数：10匝、20匝、30匝、50匝、100匝
温升不大于10℃的最大负荷电流：不小于0.5A
图1 地磁场水平分量测试仪
罗盘精确度：优于1°
4、地磁场水平分量测试仪主要参数
恒流源输出电流：0~200mA
工作电压：10V
输出电流指示：3位半数显电流表,最小分辨率0.1mA
5、电源 ：AC220V±10%,50~60Hz,功耗：50VA
6、外形尺寸
地磁场测试架：340×270×250mm
地磁场水平分量测试仪：320×300×120mm
7、总质量：3.5kg
四、实验原理
众所周知,地球被磁场包围,而地磁场的两磁极为南极和北极.
从电学的右手定则可以知道,当线圈中通过电流时,线圈的周围就会产生一定量的磁场,右手握拳,假设四个小手指所环绕的方向就是电流的方向,那么大拇指所指的方向就是磁场的方向.
当大地磁场BG与圆环线圈产生的磁场BR正交,两个矢量相加后产生磁场矢量为BC.它们之间存在以下关系：
式1
图2 地磁场水平分量实验架
图3 大地磁场与圆线圈磁场矢量合成
图4 圆线圈磁场在轴线上的分布
根据毕奥—萨伐尔定律,载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平面垂直的直线上某点的磁场强度为：
式2
式中I为通过线圈的电流强度,N为线圈的匝数,R为线圈平均半径,X为圆心到该点的距离,,为真空磁导率.因此,圆心处的磁感应强度Bo为：
式3
轴线外的磁场分布计算公式较复杂,这里简略.
由此可知,矢量相加的磁场BG大小与圆环线圈产生的磁场强度及大地磁场BG强度及它们之间的夹角有关.圆环线圈产生的磁场计算公式已经在上面给出.矢量合成后的磁场与圆环线圈产生的磁场之间的夹角,可以通过罗盘上指南针偏转角度θ直接读出.因此,可以通过上面的公式间接求出大地磁场强度.
五、仪器使用方法
1、准备工作：仪器使用前,请先开机预热10分钟,这段时间内请先熟悉地磁场测定实验仪上各个接线端子的正确连线方法和仪器的正确操作方法；
2、将电流源输出旋钮调到最小位置上.
3、调整机架,使罗盘指针和线圈轴线基本上在一垂直线上；
4、将测试仪电流输出端子连接圆环线圈选定匝数的接线端子上.
六、实验内容及数据处理
1、测量电流源输出在50mA时,圆环线圈匝数在10匝、20匝、30匝、50匝、100匝时的罗盘偏转角.计算不同线圈匝数下它们的磁场强度,填入实验数据表中.
表1 电流输出50mA
线圈匝数
10匝
20匝
……
50匝
100匝
对应磁场强度Bo
罗盘偏转角θ
大地磁场BG
2、电流源接到30匝接线端子上,调节电流大小,分别测量20mA、40mA、60mA、80mA、100mA、150mA时罗盘偏转角.计算不同电流下圆环线圈产生的磁场强度,填如实验数据表中.
表2 圆环线圈匝数N=30
线圈电流
20mA
40mA
……
100mA
150mA
对应磁场强度Bo
罗盘偏转角θ
大地磁场BG
七、仪器维护与保养
1、仪器在搬运及放置时,应避免强烈震动和受到碰撞.
2、仪器长时间不用时,请套上塑料袋,防止潮湿空气长期与仪器接触,房间内的湿度应低于80%
3、仪器使用时,应避开周围有强烈磁场源的地方
4、长期放置不用后再次使用时,应先预热30min后再使用.
八、仪器成套性 (请仔细清点)
1、地磁场水平分量测试仪 1台 2、地磁场测试架 1台
3、产品合格证 1份 4、实验讲义 1份
5、电源线 1根 6、连接线 1组2根
7、保险丝 2个(0.5A,装于插座中)
