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stred至尊木虫 (文坛精英)
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一个监测地球南北磁极目前是否会发生翻转的试验
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一个监测地球南北磁极目前是否会发生翻转的试验 如果能够在全球的不同地点测量到地磁磁力线的运动速度，将有助于加深人类对地球内部地球磁场运动状态的认识，并可以对地球南、北磁极目前是否已经开始发生翻转，做出准确的预测。为实现上述目的，笔者本发明了一种结构简单，使用方便，可测量地磁磁力线运动速度的地磁磁力线运动速度测量仪。本发明的地磁磁力线运动速度测量仪，包括一个环形电磁线线圈，电磁线线圈的部分环形外表面设有导磁材料制成的磁屏蔽套，电磁线线圈的两端通过导线与电压表相连。本发明的地磁磁力线运动速度测量仪，可利用电压表得出地磁磁力线运动磁力线切割电磁线线圈时产生的动生电动势，根据式V=U/NBL，带入测量地点处地球磁场的磁感应强度B，磁屏蔽套的长度L，电磁线线圈的匝数N，即可以得出测量地点处地球磁场的磁力线运动速度V，故该地磁磁力线运动速度测量仪具有结构简单，使用方便，可测量地磁磁力线运动速度的特点。当磁力线作切割导体的运动时，可在电磁线线圈内产生动生电动势U，在通常情况下，放置在地球磁场中的导体受到地磁磁力线的切割作用时，由于没有在地球磁场外设立一个导电回路，被磁场分离的电荷始终会受到洛仑兹力的作用，故不会在导体上正、负电极之间产生电流。本发明的地磁磁力线运动速度测量仪由于在电磁线线圈上套装有磁屏蔽套，使该段电磁线线圈不受地磁磁力线的切割作用，相当于在地球磁场外设立了一个导通电磁线线圈上被磁场分离的电荷的导电回路，当处于地球磁场中的电磁线线圈上没有套装磁屏蔽套的部位受到运动的地磁磁力线的切割作用时，就会在电磁线线圈中产生动生电动势U和电流。根据法拉第电磁感应定律，地磁磁力线切割电磁线线圈产生的动生电动势U=NBVLsinθ，由此可以计算出地磁磁力线的运动速度为： V=U/NBLsinθ （1）式中U为电压，B为测量地点处地球磁场的磁感应强度，L为磁屏蔽套3的长度，N为电磁线线圈2的匝数，V为测量地点处地球磁场的磁力线运动速度，θ为磁屏蔽套3的中轴线与地球磁场磁力线之间的夹角。地磁磁力线运动速度测量仪在使用时，可利用电压表得出地磁磁力线运动磁力线切割电磁线线圈时产生的动生电动势U，再根据式（1）带入测量地点处地球磁场的磁感应强度B，磁屏蔽套的长度L，电磁线线圈的匝数N，即可以得出测量地点处地球磁场的磁力线运动速度V。公元2003年4月15日，笔者对北京市内地磁磁力线相对于地面的运动速率进行了测量，试验用的电磁线线圈的匝数N=34，磁屏蔽套的长度为L=1米，假设北京市内地球磁场强度为0.45—0.55高斯。实验地点在北方交通大学校院内，测量电压的仪表采用的是美国福禄克（FLUKE）公司生产的五位半台式数字电压表，分辨率为1μV，根据式（1）可知，只要北京市内磁力线相对于地面的运动速度大于 V=U/NBL=0.000001/34×（0.45—0.55）×0.0001×1=0.00065359米/秒—0.00053475米/秒就可以从数字电压表上读出动生电动势的数值，但在试验中没有测量到电磁线线圈在静止状态下存在动生电动势，表明目前北京市地磁磁力线相对于地面的运动速度小于0.00065359米/秒—0.00053475米/秒，也即北京市内地磁磁力线相对于地面的运动速度小于20.61公里/年。在试验过程中，当笔者用手沿东、西方向晃动电磁线线圈时，就会在数字电压表上动态地显示出10μV—450μV的动生电动势。上述试验没有测量到地磁磁力线相对于地面的运动速度是在笔者的预料之中的，因为地球磁场南北磁极的翻转时间一般都在1万年以上，按此计算地磁磁力线相对于地面的运动速度将小于1公里/年，其速度目前也许只有1米/年，甚至更低。因此，下一步还需要通过提高电磁线线圈的匝数和电压表测量的分辨率来改进试验精度，以其得到有价值的试验数据。如果试验观察到地磁磁力线相对于地面的运动速度较大，则表明地球南、北磁极目前已经开始发生翻转。 |
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