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测量螺线管的磁场

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从理论上讲利用毕奥——萨伐尔定律可以计算出载流导体所产生的磁场,但是大多数情况计算十分复杂困难。因此常常用实验的方法去测量磁场。

实验原理

当螺线管A中通过一个低频的交流电流i(t) = I0sinωt时,在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场B(t) = Cpi(t) = B0sinωt其中Cp是比例常数,把探测线圈A1放到螺线管内部或附近在A1中将产生感生电动势,其大小取决于线圈所在处磁场的大小,线圈结构和相对于磁场的方向。若其截面积为S1匝数为N1,线圈平面的法向平面与磁场方向的夹角为θ,则穿过线圈的磁通链数:

Ψ = N1S1B(t)cosθ

根据法拉第定律,线圈中的感生电动势为:

通常测量的是电压的有效值,设E(t)的有效值为VB(t)的有效值为B,则有V = N1S1ωcosθ,由此得出磁感应强度:

 

实验内容

研究螺线管中磁感应强度B与电流I和感生电动势V之间的关系,测量螺线管中的磁感应强度。

测量螺线管轴线上的磁场分布。

 

设计性内容

        设计实验方案观察互感现象

            (1)仍按6.3.2-2接线,接入毫伏表。选取中任意一个位置,取记录此时的V值。

            (2)保持信号发生器的电流和频率不变,也不改变螺线管和探测线圈的相对位置,但把信号源改接到探测线圈上,在螺线管两端测量感生电压,观察互感现象。改变探测线圈和螺线管相对位置,情况又怎样,为什么?



思考题

用探测线圈法测量磁场时,为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电流,而不能通过高频交流电流?

 

<完>

中国科学技术大学 2003 by USTC

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