电磁学测量

电磁学的应用
强电, 弱电,无线电
结束语
随着人类对物质世界更深入的了解，电磁 学待测物理量的内容越来越广泛，随着科 学技术的飞速发展，电磁测量的方法和手 段也越来越丰富，越来越先进。但万变不 离其宗，所以要牢固地掌握基础。
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荷质比是带电粒子电荷量与质 量的比值，是带电微观粒子的基本 参量之一，是研究物质结构的基础。
受电场力或磁场力的作用，带电粒子可以 聚焦，形成细束流，这是示波管和显象管 的工作基础。利用带电粒子在磁场和电场 中的受力聚焦而形成的电透镜或磁透镜， 是构成电子显微镜的基本组件。带电粒子 受力加速或改变运动方向，这又是直线加 速器或回旋加速器的工作原理。
测量的基础: 电磁学的基本原理，直 流交流电路以及电磁感 应定律等。
电磁学常用的基本测量 方法:
比较法、补偿法、平衡法、 放大法、转换测量法、模 拟法等。
电磁学学习的内容包括 交、直流电路和电磁场 的测量方法。
一、直流电路
1.介绍了各种测量直流电压和电阻的
仪表和方法，以及消除电表内阻对测量直 流电压的影响的电路和修正公式 。
用交流梯度磁强计测量常用磁带的直 流磁滞回线，包括外加磁场平行和垂 直于带边两种情况，了解磁带的各向 异性。此仪器有极高的测磁距灵敏度， 可以较容易地检测尺寸为3～4mm单 片磁带样品的磁性。
3.铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是材料的 重要特性，工程技术中有许多仪器设备， 大的如发电机和变压器，小的如电表铁心 和录音机磁头等，都要用到铁磁材料。
2.检流计是应用很广的一种高灵敏仪
表，常用来检查电路中有无电流通过， 主要用在平衡式直流电测仪器如电位 差计、电桥作示零仪器，另外在光-电 测量、差热分析等实验中测量微弱的 直流电流。
3.电桥电路是电磁测量中电路连接的
一种基本方式。由于它测量准确， 方法巧妙，使用方便，所以得到广 泛应用。
直流单电桥
4.补偿法是电磁测量的一种基本方法，
电位差计就是利用补偿原理来精确 测量电动势或电位差的仪器。
5.电子学放大法：运算放大器是一 种实现信号的组合和运算的放大器。 利用放大器的放大作用，可以组成 测量电压、电流和电阻的仪表，实 现弱电流、微小电压和高电阻的测 量。
二、交流电路
1. 介绍了正弦交流电的特点、测量方法和两 种简单的整流滤波电路。 示波器是一种用途非常广泛的测量仪 器，它可以把原来肉眼看不见的变化电压 变换成可见的图象，以供人们分析研究。 存储示波器具有存储功能，在记录的 信号消失后仍能使信号重现。
电涡流传感器
磁通量的强度和频率不同，对金属导体的 渗透度也不同。由于金属导体的质量、形 状、电导率、磁透率、伤痕、膜厚等不同， 涡流会使电磁感应线圈的总阻抗发生变化。 检测这种变化量的方法即电涡流传感器的 方法，它可用来测量振动体的振幅和频率， 检测金属表面的腐蚀膜、电镀膜的膜厚等。
压电传感器
利用某些材料的压电效应制作的传感器。 压电转换元件是一种典型的力敏元件，能 测量最终可变换为力的有关物理量，例如 压力、加速度、机械冲击和振动等，因此 在声学、力学、医学和宇航等广阔领域中 都可见到压电式传感器的应用。在扫描类 显微工具中（如扫描隧道显微镜、同步辐 射扫描软X射线显微镜等）也得到了应用。

模拟法是科学研究的一种方法， 它不直接研究物理现象或过程的本 身，而是用与这些现象或过程相似 的 模 型 来 进 行 研 究 。
2.磁场测量是电磁测量技术的一个重要 分支,在工业生产和科学研究的许多领域 都要涉及到磁场测量问题。
磁探矿、磁悬浮列车、地质勘 探、磁导航、导弹磁导、同位素分 离、质谱仪、电子束和电子束加工 装置、受控热核反应以及人造地球 卫星等，甚至在医学和生物学方面 也有应用。
光传感器
光传感器通常是指紫外到红外波长范 围的传感器，其类型可分为量子探测器和 热探测器两类
量子探测器或称光子探测器
• 利用材料的光电效应制成的探测器，故也 称光电转换器 。 • 常用的光电转换器件主要有光敏电阻、光 电倍增管、光电池、CCD等。
电阻式传感器
应用范围很广，可测量温度、应变、加速 度等物理量，其中最常用的就是利用某些 金属或半导体材料制成的电阻应变式传感 器。
2. 研究RC、RL、LC、RLC等电路的暂态过 程，RL、RC电路的稳态过程，串、并联电 路的交流谐振现象，电路品质因素Q的测量 方法。
3.交流电桥可用于测量电阻、电感、电容、 磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等， 还可以利用交流电桥平衡条件与频率的相 关性来测量频率。
三、电磁场测量
1.介绍了用稳恒电流场模拟静电场的原理、 条件，以及用电磁感应定律研究磁感应强 度B与电流I和感生电动势V之间的关系，测 量螺线管的磁场分布，观察互感现象等。
转换测量法 ：
把某些不易测量的物理量转换成易于 测量的物理量，也是物理实验惯用的 手法 。 许多能量转换法都是使待测物理量通 过各种传感器或敏感器件转换成电学 量来进行测量的。
传感器技术：
传感器技术的应用领域十分广泛，如 在现代飞行技术、计算机技术、工业 自动化技术及基础研究领域中都有极 为广泛的应用。
电磁学测量
中国科学技术大学天文与应用物理系 浦其荣
• 电磁学研究的是电磁的相互作用及 其运动规律。 • 电磁学理论是在电磁学实验的基础 上建立和发展起来的，实验检验着 理论的正确与否；反过来，电磁学 理论又对电磁学实验起着重要的指 导作用。
电磁测量是物理实验中最重要 的基础内容，同时它在当今生活、 生产和科学研究中有着最广泛的应 用。各种物理、化学、生物和其他 领域中使用的精密仪器设备中都会 涉及到电测仪表或会用到电磁测量 的实验方法。
电磁感应法、核磁共振法、霍 尔效应法、磁通门法、光泵法、磁 光效应法、磁膜测磁法以及超导量 子干涉法 。
霍尔系数和电导率的测量已成为研究 半导体材料的主要方法之一。通过实验测 量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判 断材料的导电类型、载流子浓度、载流子 迁移率等主要参数。若能测量霍尔系数和 电导率随温度变化的关系，还可以求出半 导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。
比如用石英晶体振荡器测量时间参数 实验需要有交流电路基础。它以石英 晶体振荡器为主要元件，通过实验安 排用于对时间和频率的精密测量。
居里温度测试仪的设计和制作实验 也需要交流电路磁测量的基础知识， 实验要求自行设计居里温度测试仪， 测量出表征磁性材料重要特征的参 量。
高温超导体是物理研究领域中近期 迅速发展的方向并有极大的应用前 景，书中安排了测量高温超导材料 电阻与温度关系的实验，从中将学 习到电磁测量方法在实际工作中的 应用。