冲击电流计法测量螺线管内磁场pdfVIP专享VIP免费

桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案 冲击电流计法测量螺线管内磁场 [实验目的] 1．了解用冲击电流计测量磁场的基本原理。 2．学会使用冲击电流计。 3．通过对螺线管轴线上磁场的测量结果和理论计算值比较，加深理解圆形电流磁场的理论。 [实验仪器] 直流电源、直流电流表、冲击电流计、螺线管磁场测量仪、多值电阻箱、滑线变阻器等 [实验原理] 长直螺线管轴线上的磁场 如图 11-1 所示，设螺线管长为 L ，半径为0r ，上面均匀地紧密绕有 N 匝线圈，线圈通以电流I ，并放在磁导率为μ 的磁介质中。如果在螺线管上取一小段线圈dL ，则可看作是通过电流为LINdL的圆形电流线圈。它在螺线管轴线上距离中心为 x 的点 P 产生的磁感应强度xdB 为 3202rrLINdLdBxμ⎟⎠⎞⎜⎝⎛= （1） 由图 11-1 可知，β=sin0rr，ββ= sinrddL。代入式（1）得到 ββμ=dLINdBxsin2 （2） 因为螺线管的各小段在 P 点的磁感应强度的方向均沿轴线向左，故整个螺线管在 P 点产生的磁感应强度 桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案 ()21coscos2sin22121β−βμ=ββμ==∫∫ββββLNIdLNIdBBx （3） 或者 ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛+++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−μ=212022120222222rxLxLrxLxLLNIBx （4） 令0=x，得到螺线管中点o 的磁感应强度 () 2120204rLNIB+μ= （5） 令 2Lx =，得到螺线管两端面中心点的感应强度 () 21202242rLNIBL+μ= （6） 当0rL ≥时，由式（5）和式（6）可知，202BBL≈。只要螺线管的比值0rL保持不变，则不论螺线管放大或缩小，也不论线圈的匝数 N 和电流 I 为多少，磁感应强度相对值沿螺线管轴的分布曲线不改变，其分布曲线见图11-2。 为了测得螺线管轴线上的磁场，我们采取冲击法，利用磁通迅速变化时，处在磁通变化区域内的探测线圈将产生感应电动势这一原理来进行测量。如图 11-3 所示。当螺线管内的探测线圈（用漆包线在非铁磁性和非金属性材料做成的骨架上绕制的一个小型线圈）在管内移动时，设通过螺线管的电流为 I，螺线管轴线上探测线圈截面积S 内的平均磁感应强度为xB （显然，S 愈小，xB 愈接近于螺线管轴线上的磁感应强度）。设法使磁通量改变 ΔΦ ，则探测线圈上就产生感应电动势，由于探测线圈的两端与冲击电流计相连，这时即有感应电流通过电流计，如果能测出这时所迁移的电量，就可以...