地磁场测量及应用居家实验

张 霆，刘彩霞，李建设，孙晶华

（1. 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院，安徽 合肥 290001；2. 哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

“互联网+实验教学”是实验教学与互联网的深度融合，是高等教育传统实验教学的一次蜕变[1]。为加快“双一流”建设步伐，高校应明确定位，转变思维，完成实验室的全面创新转型[2]。5G 互联网时代为教育领域的改革探索提供了巨大的发展空间。面对此次新冠肺炎疫情，教育部“停课不停学”的要求促进了大学物理实验教学改革[3]。我校物理实验教学团队充分利用现有网络资源，积极开展在线教学活动，探索以学生为中心的线上大学物理实验教学改革。地磁场分布测量及应用线上实验是此次在线教学活动的一项内容。学生可以使用Phyphox 软件和智能手机测量地磁场分布规律，探究电子罗盘方向判别原理。该项实验内容充实、拓展性强，有利于学生提高实验兴趣，激发创新思维。

1 地磁场的分布特性

地磁场是地球的自然特征之一，是一种矢量场，具有大小、方向、空间分布和时间变化等特征[4]，为现代地磁导航技术提供了充足的匹配信息。地磁场的组成可分为外源变化磁场、地核主磁场、感应磁场和局部场。其中，地核主磁场所占的比重最大，约为95%，是地磁场的主要组成部分[5]。地球两极的磁场强度最大为10–4T，在地面上的平均磁场强度约0.3×10–4～0.7×10–4T[6]。地球内部以及外部都有许多磁力线，宏观上看，地球磁场北极N 处于地理南极附近，磁场南极S 处于地理北极附近，磁极与地理极不完全重合，存在磁偏角[7]。……