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实验十六磁场的描绘.doc

实验十六磁场的描绘

吴廉名
2017-10-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《实验十六磁场的描绘doc》,可适用于工程科技领域

实验十六磁场的描绘实验十六doc实验十六磁场的描绘、教学目标()掌握感应法测磁场的原理和方法()用感应法描绘载流圆线圈轴线上磁场的分布,验证p()式加深对毕奥萨伐尔定律的理解()用感应法描绘亥姆霍兹线圈中某一点处每个载流线圈产生的磁场和两个载流线圈产生的总磁场验证磁场的叠加原理()用感应法描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。、教学难点重点感应法测磁场的原理和方法。、实验室提供的仪器,用具CCY型磁场描绘仪信号源晶体管万用表个(MF型)亥姆霍兹线圈实验装置(R=cm)(附坐标纸、复写纸、白纸)探测线圈(缝衣针)(N=匝,d=)导线。、实验原理概要教材PP感应法测量交变磁场的原理和方法磁感应强度是空间矢量点函数为了描绘不仅要测定空间各点的大BBB小还要测定空间各点的方向。本实验介绍用试探线圈去测量交变磁场的BB大小和方向的方法这一方法依据的是法拉第电磁感应定律称为感应法。,,的大小的测量:通过教材p的推导可得试探线圈感应电压的B有效值U与载流线圈产生磁感应强度的峰值有关系式BmNSw(b)U,BCos,m上式中为试探线圈法线与的夹B,角(如图)。当或时,电压为,,,最大值NSwU,Bmm若取载流圆线圈中心感应电压最大值为BUmxU则有,UBm实验十六doc而感应电压可由交流毫伏表测量。用交流毫伏表读出的电压最大值即为感应电压最大值。,,的方向的测量:将式(b)对θ求导得BNSdUw,BSin,md,,容易看出,当或时感应电压对夹角的变化最大,此时探测线圈,,,只要稍有转动,便可引起感应电压的显著变化。利用这一特性,可通过毫伏表的感应电压读数最小值来确定磁场的方向可准确的确定探测线圈的方位此时探测线圈的法向与磁感应强度方向垂直。本实验要描绘的磁场及其验证的规律()载流圆线圈轴线上的磁场分布IN,B,()XR()R描绘的B,X曲线图见教材P图。()亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布问题:何谓亥姆霍兹线圈,答:一对半径、匝数均相同的圆线圈,若彼此平行且共轴线圈间距正好等于半径R。这样的线圈称为亥姆霍兹线圈。当亥姆霍兹线圈的二线圈顺向串联通电(即二线圈电流同方向、同大小)时,合磁场B是x的函数X,,IRNIRN,B()xRR,,,,,RxRx,,,,,,,,,,,,,,,,x描绘的曲线,见教材P图()可见在原点O附近的磁场非B,XR常均匀。B()利用亥姆霍兹线圈验证磁感应强度的矢量叠加原理,是矢量,当线B圈A,B,AB中的电流保持不变,则BBB,mAmBmAB因探测线圈电压U与B成正比则B可用U代替,mm即()U,UUU,Ucos,,ABABABAB,,U,U,sinsin,AABB,,tg()ABU,con,U,con,AABB、实验内容:教材p实验内容、、实验十六doc、实验操作要点和注意事项()分析教材p图连接串联电路,搞清各仪器的作用其中音频震荡器在实验室中使用磁场描绘仪信号源。先调节磁场描绘仪信号源的电压输出为两个晶体管万用表一个调至交流电流最大档mA用于载流线圈电流的测量另一个调至交流电压最小档mV用于试探线圈感应电压的测量在电路中千万不可错接否则烧表。()在亥姆霍兹线圈实验装置工作台上按从下到上顺序平铺好白纸、复写纸、坐标纸。在坐标纸上标出每个线圈的圆心O、O及I二线圈中心连线的中点OAB的位置。()先熟悉用感应法测量磁场大小和方向的具体操作方法:将探测线圈的透明垫片中心置于待测点位置x处将探测线圈下小圆孔套在凸出钉上固定好透明垫片转动探测线圈观察量晶体管万用表电压读数最大值UU与B成正mmm比这样就测量出磁场的大小。再用小针扎住探测线圈一孔,以针为轴找转动探测线圈观察量晶体管万用表电压读数达最小值位置后,将针扎向另一孔,这两个针孔的连线方向即为x点磁场的方向。()参考教材p自行安排操作顺序完成实验内容::用感应法描绘载流圆线圈轴线上磁场的分布。内容连接电路。这是串联电路只有A线圈通电产操作要点:按教材p图生磁场调节信号源使电流达mA。以O为坐标原点轴线为x轴用感应法测量轴线上磁场的大小和方向(OAA两侧至少各取个点)列表记录对应的x、U(表、表)。m内容:用感应法描绘亥姆霍兹线圈中某一点处每个载流线圈产生的磁场和两个载流线圈产生的总磁场的大小和方向。操作要点:参考教材p实验内容。以O为坐标原点轴线为x轴建立xy坐标系在该坐标系下分别选择()、()、()三个考察点分别测出每个线圈分别通电及两个线圈顺向串联的磁场大小和方向(表)。(注意:操作过程保持电流达mA。)内容:用感应法描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。,B操作要点:描绘O、O之间的磁场找出均匀磁场区域(记录该(),ABB区电压值(表)。、数据记录表圆电流的xU值(自拟),xxUx表计算、值()RRURxRUU实验十六doc,x()R表验证磁场叠加原理的实验值和理论计算值xcm考察点ycmUmVAα()AUmVB实验测量值α()BUmVABα()ABUmV计算值(公式ABα()、)AB表亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区的U值(自拟)、数据处理和实验结果分析要求()取出白纸连接三个内容测量的各点的磁场方向给教师检查。并粘贴在实验报告上。Ux()填写表、表。在坐标纸上建立xy坐标系在同一坐标系下描绘UR,xx曲线和曲线进行两个曲线的比较说明是否验证毕奥萨伐()RR尔定律的正确性。()填写表由表结果说明是否验证磁场的叠加原理()填写表由表结果说明亥姆霍兹线圈中O附近的磁场非常均匀、讨论题:pp

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