《物理实验》实验十用电磁感应法测磁场.ppt

,用电磁感应法测交变磁场,目的与要求,1.掌握电磁感应法测交变磁场的原理和方法。2.测量载流线圈和亥姆霍兹线圈轴向的磁场分布。3.了解亥姆赫兹线圈的径向磁场分布情况。4.研究探测线圈平面的法线与载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的轴线成不同夹角时所产生的感受应电动势的值的变化规律。,实验原理,载流圆形线圈与亥姆霍兹线圈的磁场（1）载流圆形线圈 半径为R，通以电流I的圆形线圈轴线上任一点P 的磁感应强度B，其方向沿线圈轴线方向，而大小为 式中：N0为圆线圈的匝数，X为轴线上P点到圆心O的距离,0为空气的磁导率：反映磁性材料导磁能力的参数04107 Tm/A.,x,R,I,P,x,P,B,B,取：N 0=400匝 I=0.060A R=0.105m线圈中部磁感应强度为B=0.1436mT,磁场分布示意图,（2）亥姆霍兹线圈 两个相同圆线圈彼此平行且共轴，理论计算证明：线圈间距等于线圈半径R时，两线圈合磁场在两线圈圆心连线上较大范围内是均匀的，这对线圈称为亥姆兹线圈。,感应法测磁场的原理,设被测的均匀交变磁场（分别由圆电流和亥姆霍兹线圈产生）B=Bmsint 通过磁场中一探测线圈的磁通量为 其感应电动势为 当=0时，m 最大，即,数字式毫伏表测量的示值（有效值）,线圈在磁场中的等效面积，经过理论计算,其中N1000，D0.012m则,实验仪器,DH4501型亥姆霍兹线圈架。它由圆电流线圈、感应线圈等组成。探测线圈三维可调，它用机械连杆器连接，可作横向、径向连续调节，还可作3600旋转。DH4501型亥姆霍兹线圈磁场测试仪由信号产生、信号放大、电源、信号频率、电流显示电路等组成。激励信号的频率、输出强度连续可调，可以研究不同激励频率、不同强度下，感应线圈上产生不同感应电动势的情况。,实验内容,1.测量圆电流线圈轴线上磁场的分布。接好电路。将频率调至120Hz，然后使励磁电流有效值为0.060A，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔10.0mm测一个Umax值，测量过程中注意保持励磁电流值不变，并保证探测线圈法线方向与圆电流轴线夹角为0度。,2.测量亥姆霍兹线圈沿轴向的磁场分布。把交变磁场实验仪的两组线圈串联起来（右图）。将频率调至120Hz，然后使励磁电流有效值仍为0.060A。以两个圆形线圈轴线上的中心点为坐标原点，每隔每隔10.0mm测一个Umax值。,3.测量亥姆霍兹线圈沿径向的磁场分布。按实验内容2的要求，固定探测线圈法线方向与圆电流轴线的夹角为00，转动探测线圈径向移动手轮，每移动10.0mm测量一个数据，按正、负方向测到边缘为止，记录数据并作出磁场分布曲线图。,4.验证公式。按实验内容2要求，把探测线圈沿轴线固定在X=0点，让探测线圈法线方向与圆电流轴线的夹角从00开始，逐步旋转到正、负900，每改变100测一组数据。,5.研究励磁电流频率的改变对探测线圈感应电动势的影响。按实验内容2的要求，把探测线圈固定在亥姆霍兹线圈中心点，其法线方向与圆电流轴线的夹角为00（注：亦可选取其他位置或其它方向），并保持不变。调节磁场测试仪输出电流频率，在20150Hz范围内，每次频率改变10Hz，逐次测量感应电动势的数值并记录。,