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磁场的描绘-.doc

磁场的描绘-

幸福三比二
2017-10-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《磁场的描绘-doc》,可适用于高等教育领域

磁场的描绘实验十六磁场的描绘一、实验目的(研究载流圆线圈轴向磁场的分布。(描绘亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。(学习电磁感应法测量磁场的原理和方法。二、实验仪器及材料DH型亥姆霍兹线圈磁场实验仪(图)。图DH型亥姆霍兹线圈磁场实验仪三、实验原理(载流圆线圈轴线上磁场的分布根据毕奥萨伐尔定律通电载流圆线圈当其线圈截面尺寸与圆线圈半径相比可忽略不计时它轴线上的某点的磁感应强度:NIR,()B,(Rx)式中R为半径N为线圈匝数x为轴上某点到圆心O的距离μ=π×Hm。轴线上磁场的分布如图所示。本实验装置N=匝R=mm。(亥姆霍兹线圈的磁场分布亥姆霍兹线圈是由线圈匝数N、半径R、电流I及方向均相同的两圆线圈串联组成如图所示。两圆线圈平面彼此平行且共轴二者中心间距离等于它们的半径R。设x为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离两线圈中心O处的距离根据毕奥萨伐尔定律和磁场叠加原理则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为:,,RR,,BxBxBxNIRRxNIRRx()()()()(),,,,,,,,,,,RR,,,,,,。(,NIRRxRx,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,)在x,处(即两线圈中点处)的磁感应强度B()为:NINI,,()B(),,RR计算表明当时B和B间相对差别约万分之一因此亥姆霍兹线圈能产生比较x,(R)均匀的磁场。在生产和科研中若所需磁场不太强时常用这种方法来产生较均匀的磁场。图载流圆线圈轴线上磁场的分布图亥姆霍兹线圈磁场分布(电磁感应法测磁场当圆线圈中通入正弦交流电后在它周围空间产生一个按正弦变化的磁场它的磁场强度瞬时值:()B,Bsin,tim式中B为磁感应强度的峰值其有效值记作Bω为角频率。设有一m个匝数为N截面积为S的探测线圈放在这磁场中则通过探测线圈的有效磁通量为:(),,NSBcos,sin,tm式中为法线n与B之间的夹角如图所示线圈产生的感应电动m势为:,d(),,,,,NS,Bcos,cos,t,,,cos,tmmdt图感应线圈式中是线圈法线和磁场成θ角时感应电动势的幅值。,,NS,Bcos,mm当θ=时感应电动势的幅值最大。如果用数字式毫伏表测量线圈的电动势,,NS,Bmaxm,max则毫伏表的示值(有效值)为U=则:maxmBUmmax()B,,NS,其中B为磁感应强度的有效值B为磁感应强度的峰值。m实验中由于磁场的不均匀性一般要求探测线圈要尽可能的小而且线圈长度L和外径D满足L=D的关系内径d与外径D满足dD的关系。线圈在磁场中的等效面积经过理论计算可用以下公式表示:()S,,D这样线圈测得的平均磁感应强度可以近似看成是线圈中心点的磁感应强度即:(),BUmax,NDf本实验的D=mN=匝。图实验连线示意图四、实验内容与步骤(测量载流圆线圈轴线上磁场的分布按图连线(只接单线圈)调节频率f=Hz电流I=mA以所接圆线圈中心为原点调节轴线上的手轮移动装置每隔mm测一个U值测量过程中要注意励max磁电流值不变并保证探测线圈法线方向与圆线圈轴线的夹角为(从理论上可知如果转动探测线圈当θ=和θ=时应该得到两个相同的U值但实际测量时这两个值max往往不相等这时就应该分别测这两个值然后取平均值计算对应点的磁感应强度)数据记录到表。(测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布按图连线调节频率f=Hz电流I=mA以所接两个圆线圈轴线上的中心点为坐标原点调节轴线上的手轮移动装置每隔mm测一个U值测量方法和步骤max相同数据记录到表。表f=Hz轴向距离xmm……U()mVmaxU()mVmaxmVUmax测量值mTB,Uf,NIR计算值mTB,U()Rx表f=Hz轴向距离xmm……U()mVmaxU()mVmaxmVUmax测量值mTB,Uf(验证公式,,NS,Bcos,maxm按图连线(只接单线圈)调节频率f=Hz电流I=mA探测线圈处于圆线圈中心其法线方向与载流圆线圈轴线的夹角从开始逐步旋转到、再回到。每隔测一组数据记录到表。表f=Hz探测线圈转角……UmVUmVmVU计算值mVU,U,cos,max五、实验数据与处理、数据表格表f=Hz轴线距离xmmU()mVmaxU()mVmaxmVUmax测量值mTB,Uf计算值,NIRB,U()RxmT表f=Hz轴向距离xmmU()mVmaxU()mVmaxmVUmax测量值(mB,UfT表f=Hz探测线圈转角UmVUmVmVU计算值U,U,cos,maxmV图表单线圈:B测量值:B计算值:双线圈:测量值:

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