磁力摆
实验原理：
悬挂在磁场中磁针的运动方程是：
22d MB dt J
θθ=− 由此得到其摆动周期与磁场的关系:
2T = 式中M 是磁针的磁矩，J 是磁针的转动惯量。B 是磁针处的磁感应强度，它由局域磁场水平分量和线圈磁场B 叠加而成。当线圈轴线与地磁场水平方向平行时，位于轴线上的磁场水平分量B =B 0+B 1。
转动惯量是刚体绕轴转动时惯性的度量，转动惯量I 定义为：
2i i J m r =∑
其中m i 是质元质量，r i 是质元到转轴的距离。
线圈由两个通电线圈组成，两个线圈彼此同轴平行，其圆心连线中点即O 点附近的磁场大小B 与线圈通电电流I 的关系满足：
B k I =
本实验中，k 的值可通过测量确定。
实验器材：
直流稳压电源、磁场线圈、2个相同的磁针、秒表、支架、螺帽2个（m = 0.62 g ）、塑料尺（20 cm ）、高度可调支柱、板尺（50 cm ）、导线若干。
实验内容：
一、测量磁针处局域磁场水平分量的大小
1. 测量磁场大小与线圈电流的关系。
2. 如何判断线圈附加磁场与局域磁场是反向还是同向。
3. 选取适当的测量范围，测量不同电流下磁针的振动周期。通过作图给出局域磁场水平分量的值。
以线圈电流I为横坐标，1/T2为纵坐标作图，外推计算1/T2为零时的电流，此时的线圈磁场完全抵消轴线方向的外部磁场，由此可以计算局域磁场水平分量的大小。
注意事项：
1.可通过交换电源连线正负端，改变线圈供电电流的方向。
2.实验测量过程中不要搬动磁场线圈，以免影响磁场测量结果。
3.注意保护特斯拉计探针，使用特斯拉计时应清零，探针应处于线圈中心，且
应调节与地磁场垂直，此时特斯拉计示数最大。
二、测量磁针的磁矩以及转动惯量
1. 设计实验方案，用以测量磁针的转动惯量以及磁铁的磁矩。方案需包含必要的公式，配重螺帽可视为质点。
2. 测量磁针的转动惯量以及它的磁矩。
三、地磁场中耦合磁针运动的观察
在地磁场中放置两枚相同的磁针，并使它们沿着地磁场方向处于一条直线上。当相邻磁针的磁场不可忽略时，它们构成一个耦合振动系统。由于耦合的存在，磁针的运动形式将更加丰富。
将两个磁针沿着局域磁场的方向共线放置，使它们同相位运动，则磁针共同运动的圆频率为：ω。将两个磁针沿着局部地磁场的方向共线放置，使它们反相位运动，则磁针共同运动的圆频率为：ω*。这两个频率都与单独一个磁针的圆频率ω0不同。
1. 请比较ω、ω*、ω0三者的大小。
当两个磁针由静止释放，其中一个磁针的初始角位移为零，另一个磁针则有一个非零的初始角位移。此时会发生两种简振模式的叠加，两个磁针的振幅交替增减，能量互补，形成“拍”运动。此时的拍频由两个简正模式的频率只差决定，即拍频f =|ω-ω*|/2π。
2. 改变两个磁针之间的距离L，观察拍频随L的增加如何变化？（变大、变小、不变）
四、地磁场中耦合磁针运动的测量
1. 改变两个磁针之间的距离L，测量ω、ω*随L的变化情况。
2. 确定系数α和β的值。
已知两个磁针之间的耦合系数
2
'2
特斯拉实验1
2
M
k
Lβ
*2
αωω
==−，其中α和β是常数，
M是磁矩。由以上实验数据确定系数α和β的值。
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