磁阻传感器与地磁场测量大学物理实验：地磁倾角及地磁场强度大小的测量。

发布时间：2024-11-24 07:11:51

大学物理实验：地磁倾角及地磁场强度大小的测量。

实验目的：利用手机作为磁力计测量地磁场的水平分量、竖直分量的磁倾角及地磁场强度的大小。

实验仪器：一部智能手机，软件：手机物理工坊(phyphox)。

实验原理：在地球表面任一点观测时，使磁针水平轴与当地地磁子午线垂直，这时磁针N极所指方向为地磁场强度方向，它与水平面的夹角即为当地的磁倾角。利用手机作为磁力计可进行测量。

1、测量当地地磁场的水平分量

将手机水平放置在水平面上旋转手机，找到磁场最大值(y轴最大值)Bmax，继续旋转手机找到磁场最小值(y轴最小值)，记录为Bmin，根据数据计算水平分量By的大小。(注：各数据均为绝对值)

平均水平分量B1=(26.04+26.43+26.28+25.71+26.28)/5=26.148 uT

2、测量地磁场竖直分量

过程同上，但要求在竖直面实验(将手机竖直放置测量)。

平均竖直分量Bz=(45.84+45.60+45.93+46.08+45.75)/5=45.84 uT

3、磁倾角的计算(及地磁场强度大小)

B=(52.72+52.71+52.92+52.77+52.76)/5=52.776 uT

ξ=(54.02°+53.76°+53.96°+54.21°+53.89°)/5=53.968°

注意：我的实验是在北纬40°24′39″东经120°3′13″测量的，不同的经纬度实验数值是不同的！！！

火奇飞做的此实验！

两者原理上是一样的，都是靠测地球磁场的方向来实现指南，但测量的方式不一样，毕竟手机里不可能内置小磁针。手机内置的指南针其实是一个三维电子罗盘，它可以在三个方向上测量地磁场，这样即使手机并非水平也可以算出地磁场方向。目前的主流是用霍尔效应来测量。

霍尔效应是高中物理的重要考点，当电流通过磁场中的导体时，垂直于电流和磁感线的方向上会出现电势差，称为霍尔电压。

图片来源：wikipedia

其中为材料厚度，为材料的霍尔系数。

半导体也有霍尔效应，而且霍尔系数比导体大得多，对应的霍尔电压也高，因此可以用半导体的霍尔效应来测量微弱的地磁场。霍尔传感器体积小，重量轻，很适合用在手机里。但它灵敏度低，而且受温度影响大，因此精度不高。

另外，磁阻效应也可以用于电子罗盘。磁阻传感器拥有磁各向异性，如果外加的磁场方向不同，材料的磁化率和电阻也不同，因此也可以用于测量地磁场。篇幅所限就不做过多介绍了。

那么，手机指南针是否校正了磁偏角呢？经过本人的小样本调查，发现安卓手机没有校正，但苹果手机有校正功能，就是下图中的使用真北。

其实对我们来说校正磁偏角的必要性不大。因为手机指南针容易受到其他磁场的影响，而且本身精度也不高。此外，不同地区的所需的校正值也不同，所以需要大致位置来定位。

by fiufiu