普通物理實驗室

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目的


測定所在位置的地磁強度,並從實驗中找到當地磁傾角

實驗方法


直接使用磁場感應器測地球磁場,

<什麼是磁傾角?>

<如何求磁傾角?>

步驟有二:

1.先測量與地面平行的平面上磁場與角度關係,其中最大值的方向為地球磁場的方向。

2.再沿磁場方向測量與地面互相垂直的各角度與磁場關係。

【註】地磁資料庫



原理


磁場感應器的原理—霍爾效應

圖一 霍爾效應

如圖一所示,考慮一往方向的電流 I 流過一個置於均勻磁場中 的長方體導體。電子將受到一個 方向的磁力 (是電子在導體中的漂移速度)作用而產生偏折,使得導體上方聚集比較多的電子,產生較低的電位 V,因而導體上產生了 方向的電場。於是,電子又受到電場所給的電力 作用。當電子所受到的電力與磁力大小一樣時,電子將不再向上聚集,我們稱這時導體兩端的電壓差為霍爾電壓 VH

為導體在方向的厚度。

又,令導體中的電流密度是導體方向截面積中的電子數目。

於是得到霍爾電壓:

:就你所知霍爾效應可運用在那些儀器?

動畫模擬



實驗儀器


電腦、水平儀、小磁棒、長尺



實驗步驟


1.儀器介紹

  
  

2.儀器架設

  
  

(1)利用三角架跟鐵棒將轉動感應器跟磁場感應器架設好(磁場感應器與地面成水平)

(2)再接上介面匣接頭,使之與電腦連接

3.設定軟體與儀器。

 
 

(1)調整磁場感應器的測量方向為軸向,測量範圍選到100X

(2)設定DataStudio(軟體DataStudio使用入門連結附錄D

a.依照你的接線方式為Data Studio中的介面匣接上感應器,並設定輸出「直流電壓」 3V。

b.取樣選項選擇「自動停止」,以約3秒的時間作為停止測量的依據(使旋轉角度在兩圈左右)。

c.設定取樣率為100Hz。

d.選擇磁場感應的「測量單位」(需跟磁場感應器的量測範圍設定相同)。

     

(3)轉動感應器的分辨率設為高。

(4)用零高斯計將磁場感應器歸零。

4.開始測定-水平方向磁場大小。

 
 

1.選定一個方向為起始位置,點選啟動

2.重複上述動作5次,紀錄5組數據

3.並紀錄哪個方向為磁場最大之方向

5.改變儀器組裝並測定。

 
 

1.以水平測定紀錄磁場最大之方向為方向,使磁場感應器,調整為與地面垂直

6.開始測定-地球磁場大小。

 
 

1.磁場感應器轉一圈,即紀錄一次數據與圖

2.重複上述動作5次,紀錄5組數據

:為何測量時先測水平方向再測垂直方向?順序是否可相反?




參考資料


1. Fundamentals of Physics, Fifth Edition ( by David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker)

2. University Physics, 12th ed (H. D. Young & R. A. Freedman,)

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Portal:Physics

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