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实验14 用电磁感应法测交变磁场 制作 李长真 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 了解载流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 N为圆线圈的匝数 x为轴线上P点到圆心O的距离 B N o I 2 x R I P x P B B 取N 400匝I 0 400AR 0 106m磁感应强度为B 0 9484 10 3T Bm 1 341 10 3T 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 Bmsin t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 实验仪器 FB201 I型交变磁场实验仪 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 FB201 II型交变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 按右图接好电路 将频率调至50Hz 然后使励磁电流有效值为 0 300A 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 2 测量亥姆霍兹线圈沿径向的磁场分布 把交变磁场实验仪的两组线圈串联起来 右图 将频率调至50Hz 然后使励磁电流有效值仍为 0 300A 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
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