用冲击电流计测螺线管内磁场ppt课件.ppt

大学物理实验 用冲击电流计测螺线管内磁场 编制 何玉珍 2020 4 15 1 用冲击电流计测螺线管内磁场 磁场的测量是物理实验的一个重要方面 测量磁场的方法很多 有电磁感应法 旋光效应法 霍尔效应法等 用冲击电流计测量磁场是电磁感应法的一种 由于所用仪器结构简单 操作方便 并具有一定的精度 能满足一般的测磁要求 所以是测磁技术中的一种常用方法 通常用于对恒定磁场的测量 其测量原理也是测量磁通量 磁化曲线 磁性材料参数等的基本原理 2020 4 15 2 实验仪器 实验原理 实验内容 操作要点 数据处理 问题思考 项目 2020 4 15 3 实验仪器 待测直螺线管 标准互感器 倒向开关 通用仪器 冲击电流计 2020 4 15 4 冲击电流计 冲击电流计是测量电量的仪器 由于其特殊的结构 线圈转动惯量较大 因此 当电流瞬间通过线圈时 线圈的运动状态来不及发生变化 电流停止后 线圈才以一定的角度摆动 线圈启动后 立即受到各种反力矩的作用 线圈的运动速度逐渐减小 当转动到最大位置时 瞬间停止 然后回复到初始位置 并在初始位置附近往返摆动数次 最终停止 设通过冲击电流计的电流 则流过线圈的电流为 2020 4 15 5 冲击电流计特点 1 线圈转动灵活 悬丝结构 2 线圈转动惯量大 线圈短而宽 而且下面还悬吊着金属圆盘 3 镜尺读数装置 应用光放大原理 提高读数的准确度 2020 4 15 6 镜尺装置 光源变压器 照明灯 冲击电流计读数装置 2020 4 15 7 冲击电流计读数装置 读数系统调整 照明系统调整 2020 4 15 8 冲击电流计的读数系统为镜尺装置 线圈的悬丝上附有反射镜 镜尺装置处的灯光经450分光镜反射照射到线圈的反射镜上 经反射镜反射 射向读数标尺 在标尺上可看到中间有一条黑线 读数准线 的光标 当线圈摆动时 带动反射镜偏转 则光标在标尺上移动 光标的最大偏格数与线圈最大偏角称正比 即通过线圈的电量q与光标最大偏格数n成正比 2020 4 15 9 待测直螺线管由较粗的漆包线绕制而成 电阻很小 螺线管长度L 线圈匝数N1 直径d1已知 在螺线管外套有同轴探测线圈 由细漆包线绕制 电阻较大 匝数N2已知 在联接电路时切记不要将两个线圈位置接错 否则会损坏冲击电流计 待测直螺线管各参数 L d1 N1 N2值标注在直螺线管的铭牌上 实验时须记录 待测直螺线管 2020 4 15 10 实验装置 2020 4 15 11 标准互感器互感系数确定 在实验中用于电流计的冲击常数定标 标有H1 K1的一对端子为初级线圈 标有H2 K2的一对端子为次级线圈 链接线路时须注意 本实验中所用的互感器互感系数M为0 001H 标准互感器 2020 4 15 12 互感器装置 2020 4 15 13 倒向开关 双刀双掷开关 将双刀双掷开关固定接线柱间交叉接线 则构成倒向开关 当双达倒向右侧 1 与 a 相连 倒向左侧 1 与 b 相连 实现了电流的倒向 2020 4 15 14 通用仪器 直流稳压电源 直流毫安表 电阻箱 开关 滑线变阻器 相关内容清看 变阻器特性 实验课件 2020 4 15 15 直流电流 励磁电流 I1通过直螺线管 在螺线管内建立起恒定磁场 当励磁电流瞬间发生突变 例如由 I变为 I 或变为0 时 螺线管内的磁场也发生突变 由 B至 B 或至0 变化的磁场在探测线圈内产生感生电动势 由于探测线圈与电阻箱R2 标准互感器次级线圈 冲击电流计线圈组成闭合回路 则有电流流流过探测线圈 在电流计中有电量q 使电流计线圈发生偏转 相应在标尺上看到光标移动n格 实验原理 2020 4 15 16 设R为探测线圈回路的总阻值 励磁电流由 I变为 I 螺线管内的磁感应强度由 B变为 B 则 式中 R为探测线圈回路的总阻值Cb为冲击电流计冲击常数n为光标在标尺上移动的最大偏格数N为螺线管的匝数 实际值为N1 S为螺线管的截面积d1为螺线管的直径 1 2020 4 15 17 一 冲击常数标定 当电路中接入标准互感器时并通以电流 根据同样的原理 冲击电流计的线圈内也会有电量 标尺上同样可看到光标的移动 由次可得到冲击常数Cb为 实验内容 2020 4 15 18 二 测量螺线管内的磁场分布 直螺线管内的磁场是均匀分布的 而螺线管外的磁感应强度近似为零 对于有限长直螺线管 在边缘处磁感应强度明显下降 通过实验测量螺线管的磁场分布情况 绘制磁场分布曲线 在已标定冲击常数后 由 1 2 两式可得到螺线管内的磁感应强度为 3 2020 4 15 19 直螺线管内磁场的分布曲线具有下面的形状 实际测量时 以螺线管中心为0点 测到一侧的边缘外 绘图时根据对称关系 作出完整的分布曲线 2020 4 15 20 操作要点 按照电路原理图连接电路 注意电源极性和电表极性的配合 2020 4 15 21 电路中各元件的作用 G冲击电流计A毫安表 量程500mA 250mAM标准互感器 为电流计定标 K1倒向开关 双刀双掷 改变电流方向K2单刀双掷开关 切换标准互感和螺线管K3单刀单掷开关 电流计短路电键R1滑线变阻器 限流作用 调节电流R2电阻箱 电流计的外临界电阻 2020 4 15 22 1 标定Cb K1合向任意端 K2合向 1 端 K3打开 接通电源 调节R1使电路中的电流 反复切换K1改变电流的方向 由或相反 记录光标偏转的格数 共测量6次 为消除因电流计线圈力矩不对称引起的误差 每次测量都应使光标左右各偏转一次 记录数据 所得数据求和取平均值 2 测定直螺线管内的磁场分布 K2合向 2 端 电流改变为 按上述方法测量 在处测量6次 其它各点测量1次 均应左右各测1次 2020 4 15 23 注意 倒向开关切换时 应从一侧立即倒向另一侧 中间不能停顿 否则电流就不是由 或相反 而是由或 当光标偏转格数最大时立即记录 当光标返回接近 0 点使 短路开关K3闭合 使光标停下 不要让它越过平衡点来回摆动 记录数据注意有效数字位数 2020 4 15 24 数据处理 一 根据所测数据作B x图线 由于B正比于偏格数n 可作n x图线 用坐标纸作图 由图上确定n0及n 2值 0 2020 4 15 25 数据记录表格 1 冲击电流计定标 2 螺线管磁场分布测定 2020 4 15 26 2 移动探测线圈螺线管磁场分布 2020 4 15 27 二 计算螺线管中点及边缘处的B值并与理论值进行比较 由图线上取得的n0及n 2值 用公式 3 计算B0及B