测量低频交变磁场的实验方法

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桂林电子工业学院学报
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用不同的测量方法和了解不同的特性 $ 可以进一步加 也可以让学生用到更多 深对电磁场物理意义的理解 % 的测量仪器 $ 从而掌握和了解更多的仪器使用方法和 为后续的电路或测量等课程打下良好的基 技术性能 $ 础 % 同时 $ 为学生扩大视野 * 拓宽知识面 $ 提高实验技 能和动手能力等方面的素质 $ 无疑都是具有重要意义 的% 参考文献 +
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Z! 这个电流产 生的磁 场非 常微弱 ’ 它不 会干 [A ) \ ;’ 扰被测量的磁场 D 只要测量仪表有较高的准确度 ’ 利
线圈内的平均磁感应强度等于中心点的磁感应强度 ’
的变化来决定就可以 D 如果使交变电流的频率较低 ’
用这种 方法 得到的 结果 是 能 够 反 映 被 测 磁 场 的 实 际 情况的 D 如果一圆线圈通以均匀交变电流 ]V ] ‘ a Y b ^_ 时’ 按 照毕奥 Z 萨 伐 尔 定 律 ’ 在其周围空间任意一点 均正比于此电流 ] 即有 ? B ? B & c激发的磁感应强度 d b b d ? b BV e ] ? b BV e ] ‘ a Y b Vd ‘ a Y b ^_ ^_ 式中 e ff 比例常数 E ff 交变电流的角频率 E Y ] d ^’ ^ff 交变电流和磁感应强度的幅值 D 在交变磁场中放入一较小的探测线圈 g’ 其法线 方 向与磁感应强度 d 之间的夹角为 h 如图 A所示 D ’ i
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# 的分布情况
图 4 低频交变 # 在各 "点的分布曲线 下面是同一螺线管和探测线圈 > 用冲击电流计法测量得到的有关数据及图线 ? 表 0 各 "点的 # 的测量值与理论值
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第 5期
陈金全B 测量低频交变磁场的实验方法 表 ! 各 "点的 # 测量值与理论值
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= H = 测量方法及有关数据
先将开关 N拔到 5 从低频信号发生器输出 # 的交变电压 : 由于 螺线管 电阻 M 5 > 5 > > > # C# DE JOM 可忽略 :这时可得到流过螺线管的电流 :然后将开关 将 探 测 线 圈 移 进 螺 线 管 内 不 同 的 位 置# 可 # N拨到 = 读出 相 应 点 的 6 根据8 式# 便可算出相应点的 # = 9 ; P
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的面积和匝数分别为 !和 " 则通过 $ 的总磁通量为 # ( + %& " ’ &" !) *& " ! * . / 0 / 1 2 3 4 ,-
生交变磁场 : 长度为 K 外径为 L9 # : $BB 探测线圈 8 用以测出 $ 两端的感应电动势: FCBB 毫伏表# 测出 M 两端电压值即可算出 MBB 多值电阻箱 # 流过螺线管的电流 :
因为长直螺线管轴线上的磁场分布具有对称性 # : * ; P 所以这里只取一半进行测量 : 长直螺线管由许多圆电流组成 # 其轴线上磁感应 强度的分布情况 # 经过推导 # 从理论上可求得 # 即
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图 5 直线电流在长直螺线管轴线上产生距中心点各点的分布曲线
陈金全
桂林电子工业学院 计算科学与应用物理系 ’ 广西 桂林 ? 摘 @ " A ) ) " B
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要 C磁场测量是磁性测量的重要内容 ’ 常用方法有电磁感应法 D在大学物理实验课中开设的磁场测
量内容’ 一般都采用冲击电流计法或霍尔效应法D但这种 方 法 只 能 用 来 测 量 由 直 流 电 流 产 生 的 稳 恒 磁 场 D 掌握测量低频交变磁场的原理和方法 ’ 对于扩大知识面和提高实验技能都是具有重要意义的 D 关键词 C交变磁场 E测量 E螺线管 E探测线圈 中图分类号 CF" " A & @ 文献标识码 CG 文章编号 CA ) ) A H I " J I ? ! ) ) ! B ) " H @ J H ) "
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际 测 量中 # 只 要 在 待 测 点 旋 转 线 圈 $# 毫伏表能读出 最大值即为 6 H ;
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8 d 9 式中 Q B 磁介质常数 e BB 流过螺线管的电流 e S BB 螺线管长度 e J BB 距离螺线管中心点长度 e P BB 螺线管内半径 : Y > 有关参数及测量数据 A 交流 9 &5 > # I C8 &5 h H > Y FF# > &5 > > > # M k > H > L&5 FFH &f = g > J F# h > >匝 # RJ&5 &d H > K FF#
第! !卷 第 "期 ! ) ) !年 *月
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测量低频交变磁场的实验方法
线圈’ 则因通过它 的 磁 通 量 发 生 变 化 ’ 探测线圈将产 生感应电动势 D 只要探测线圈足够小 ’ 长度 O 和外径 一般应使得 O 可以使得探测 Q Q ! B ’ P 比值合理? PR A 保证感 应电 动势的 大小 仅 由 此 线 圈 中 心 磁 感 应 强 度 则探测回路的感抗也很小 ? 探测回路可看成是由纯电 阻 S 和 纯 电 感 T串 联 而 成 ’ 这时探测 V SW X B ’ U Y T 回路的阻抗可近似为探测线圈的电阻 D 只要测量出探 测线圈两端的感应电动势的大小 ’ 就可以确定该处磁 场的大小和方向 D 测量时 ’ 使用高内阻的毫伏表测量仅几毫伏或十 ZJ 几 毫 伏 的 感 应 电 动 势’ 探测线圈内的电流只有 A )