电磁学仪器
物理知识点详解电磁学与电磁学仪器
物理知识点详解电磁学与电磁学仪器物理知识点详解：电磁学与电磁学仪器物理学是自然科学的一个分支，研究物质及其运动、能量与力之间的相互关系。
电磁学是物理学的一个重要分支，研究电荷和电磁场之间的相互作用。
电磁学不仅具有广泛的理论基础，也广泛应用于实践中，电磁学仪器则是用于研究和应用电磁学原理的工具和设备。
本文将详细解释电磁学的基本概念和具体应用。
一、电磁学基本概念1. 电荷电荷是物质固有的属性，分为正电荷和负电荷。
正电荷与负电荷之间相互吸引，同种电荷之间相互排斥。
2. 电场电场是物质周围带电粒子所产生的力场。
在电场中，带电粒子受到电场力的作用，力的大小与电荷量以及电场强度有关。
3. 电场强度电场强度表示单位正电荷在电场中所受的力的大小，记作E。
其定义为电场力除以正电荷量，即E=F/q。
4. 电势电势是描述电场中点的电能状态的物理量。
电荷在电场中沿着电力线移动时，会产生电势能。
5. 磁场磁场是带电粒子或电流产生的力场。
磁场对带电粒子或电流具有作用力，力的大小与电荷量、电流强度以及磁场强度有关。
6. 磁感应强度磁感应强度是描述磁场中磁体所受力的物理量，记作B。
其定义为所受力的大小除以磁体所受力的法向面积，即B=F/A。
7. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述导体中感应电流产生的规律。
当导体中的磁通量发生变化时，导体两端会产生感应电动势，从而产生感应电流。
二、电磁学仪器1. 电子显微镜电子显微镜是一种利用电子束来观察物体微观结构的仪器。
它具有较高的放大倍数和分辨率，可观察到一些光学显微镜无法观察到的细小结构。
2. 雷达雷达是一种利用电磁波进行物体探测和测距的技术。
通过发射电磁波并接收其反射信号，可以实现对目标物体的探测和距离计算。
3. 电磁波谱仪电磁波谱仪用于分析和测量不同波长、频率和强度的电磁波。
它通过将电磁波分散到不同的频率或波长上，然后对其进行测量和分析，得到电磁波的特性参数。
4. 电磁流量计电磁流量计是一种用于测量电导液体流量的仪器。
电磁学实验报告
一、实验目的1. 理解电磁学基本定律，包括库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律。
2. 掌握电磁学实验的基本操作和数据处理方法。
3. 通过实验验证电磁学基本定律的正确性。
4. 培养实验操作技能和科学思维方法。
二、实验仪器与材料1. 电磁学实验箱2. 电流表3. 电压表4. 钳形电流表5. 电阻箱6. 开关7. 电源8. 导线9. 计算器10. 实验报告纸三、实验原理1. 库仑定律：描述了两个静止点电荷之间的相互作用力，其公式为 F = k (q1 q2) / r^2，其中 F 为作用力，k 为库仑常数，q1 和 q2 为两个电荷的电量，r 为两电荷之间的距离。
2. 安培定律：描述了电流产生的磁场，其公式为 B = μ0 I / (2πr)，其中 B 为磁场强度，μ0 为真空磁导率，I 为电流，r 为距离电流的距离。
3. 法拉第电磁感应定律：描述了变化的磁场在导体中产生的感应电动势，其公式为ε = -dΦ/dt，其中ε 为感应电动势，Φ 为磁通量，t 为时间。
四、实验内容与步骤1. 库仑定律实验：- 将两个已知电量的点电荷放置在实验箱中，调整它们之间的距离。
- 使用电流表和电压表测量电荷之间的相互作用力。
- 计算理论值和实验值，比较它们之间的差异。
2. 安培定律实验：- 将电流通过导线，调整导线与测量点之间的距离。
- 使用钳形电流表测量电流强度。
- 使用霍尔效应传感器测量磁场强度。
- 计算理论值和实验值，比较它们之间的差异。
3. 法拉第电磁感应定律实验：- 将导线放置在磁场中，调整导线与磁场的相对位置。
- 使用电流表测量感应电动势。
- 使用磁通计测量磁通量。
- 计算理论值和实验值，比较它们之间的差异。
五、实验数据与结果1. 库仑定律实验：- 理论值：F = 9.0 × 10^-9 N- 实验值：F = 8.5 × 10^-9 N- 差异：5%2. 安培定律实验：- 理论值：B = 0.5 T- 实验值：B = 0.4 T- 差异：20%3. 法拉第电磁感应定律实验：- 理论值：ε = 0.1 V- 实验值：ε = 0.08 V- 差异：20%六、实验分析与讨论1. 库仑定律实验结果表明，实验值与理论值之间的差异较小，说明库仑定律在实验条件下具有较高的准确性。
电磁学实验中的常用基本仪器
式中 a 为误差的相对项系数， X 为测量值，实际上数字电表的误差很小，一般为最
后显示位的 1～2 个字。
4. 可变电阻器 电磁学测量中，常用可变电阻来改变电路中的电流和电压值。选用可变电阻器时要注 意其阻值范围和允许通过的最大电流值（或功率）是否满足要求，否则易于烧毁电阻器。 ⑴电位器 电位器有多种类别和规格，其额定功率只有零点几瓦到数瓦。电位器的外形及电路符
电磁测量中的仪器布置和线路连接
合理地布置仪器和正确连接电路是电磁学
实验中的一项基本功。仪器布置不当，不仅实
验时不方便，连接和检查电路也困难，容易出
差错。
电磁学实验的电路图中，都用规定的符号
标示各种仪器，我们应该学会根据电路图正确
(a)
地把各种仪器连接起来，反之把仪器的连接情
(b )
况用电路图表示出来。有时电路图因画法和排
用 10000Ω时，允许通过的电流为
I 2 = W / R = 0.25 /10000 = 0.005 A
即凡是×0.1Ω档内各种阻值的额定电流均为 1.6A，而×10000Ω档内各种阻值的额定 电流均为 0.005A。阻值越大的档，由于电阻丝较细，允许通过的电流越小。
5. 开关 实验室常用的几种电路开关的符号和作用见表 2
5
图 8 电阻箱面板
图 9 电阻箱内部结构
其中×10000、×1000、……称为倍率，刻在各旋钮边缘的面板上。四个接线柱旁标 有 * 、0.9Ω、9.9Ω、99999.9Ω等字样，*与 0.9Ω两接线柱之间的电阻值调整范围为 0～ 0.9Ω，*与 9.9Ω两接线柱之间的电阻值调整范围为 0～9.9Ω，其余类推。使用时，应根 据需要选用接线柱，以避免电阻箱其余部分的接触电阻和导线电阻给低电阻带来的影响．
利用电磁学仪器培养物理建模能力
Ｒ ｘ ＝ Ｕ ／ Ｉ ＝ Ｉ ２ Ｒ ／ Ｉ １ 。 如 果 改为 用 一 只 电压 表 和 一个 定 值 电 阻 Ｒ来测量未 知电阻 Ｒ ｘ ，又应如何测量 呢？根 据测 量 原理 Ｒ ＝ Ｕ ／ Ｉ和 题 目提 供 的 器材 经 过 分 析 知 道 ，ｕ 可 以 用 电流表直接测量 ，而 １只能间接测量 了。将 Ｒ ｘ与 Ｒ 串联在 电路 中， 用 电压表 先后测出通过 Ｒ和 Ｒ ｘ两端的 电压 ｕ １和 ｕ ２则 可 得 Ｒ ｘ ＝ Ｕ ／ Ｉ ＝ ｕ ２ Ｒ ／ ｕ １ 。 根 据 实 验 原 理 还可 以设计 出用 电流 表或 电压 表和 一 己知 最大 阻值 Ｒ Ｏ的滑 动变阻器等多种测量方案 。有利于培养学生的
创新能力 。
总 之 ，物 理 教 学 ， 要 注 重 学 生 的 能力 提 高 ， 而 物 理 实 验 是 有 效 的途 径 ， 通 过 以上 实 验 措 施 ，我 希 望 学 生的综合 能力得到全面 的提 高。 参考 文献
［ １ ］袁 小雷 《 物理 实验 教 学 中培养 学 生 自主 思考 能力 》 学苑 教
题 的能力。
五 、变测量性实验为开放性 实验 ，培养学生的创新 能
力
笔 者 认 为 将 测 量 性 实 验 改 为 开 放 性 实 验 ，让 学 生 充 分 的 动 脑 ，发 挥 学 生 的 想 象 ， 从 而 有 利 于 学 生 创 造 性 思 维 的 激 发 ， 以伏 安法 测 电 阻 为 例 ， 实 验 原 理 是 根 据 欧姆定律得 Ｒ ： Ｕ ／ Ｉ ， 需要一只电流表 和一只 电压表 。 如 果 改 为 只 提 供 只 电流 表 和 一 个 定 值 电阻 ，又 如 何 来 测量未知 Ｒ ｘ电阻 呢 ？根 据 测 量 原 理 Ｒ ＿ ｕ ／ Ｉ 和题 目提 供
电磁学常用仪器介绍(万用表)
第二章电磁学常用仪器介绍§１直流电源1、干电池干电池的电动势为１.5Ｖ。
常用干电池的有关数据见表2-1表2-12、晶体管直流稳压电源这种电源的稳定性好，内阻小，输出电压连续可调，功率也比较大。
下面以电磁学实验室中所用的MCH-305高精度直流稳压电源为例介绍其技术指标及使用方法。
（1）技术参数：输出电压在0V—30V连续可调电源稳定度0.01％+2mv负载稳定度≤0.01%+2mv 恢复时间≤100us纹波噪声≤1mvRMS(2)面板操作键作用说明(1)Ⅰ路电流、电压指示(2)Ⅱ路电流、电压指示(3)Ⅰ路电压调节节(4)Ⅰ路电流调节(5)Ⅱ路电流调节(6)Ⅱ路电压调节(7)电源开关(8)Ⅰ路电压输出端(9)Ⅱ路电压输出端图2-1 MCH-305面板图(10)+5V固定电压输出端(11)Ⅰ路限流、稳压指示(12)Ⅱ路限流、稳压指示(13)、(14)串并联转换开关和跟踪调节开关（3）操作方法：①接上电源。
（AC220V）②将电源开关置天“ON”位置，指示灯为红色。
③调节“VOLTAGE”旋钮到需要的输出电压值。
④连接外部负载到“+”、“-”输出端子。
⑤当用在要求较高的地方，接线柱必须有一个要与GND接线柱可靠连接，这样可以减少输出纹波电压。
⑥恒流调节：先将电压调至3-10V任意值，将电流调节旋钮调到0，然后将电压输出端短路，再顺时针通过电流调节旋钮将电流值调到设定值，取消输出端短路，然后再调节电压旋钮到所需要的电压值即可。
⑦串联、并联、跟踪功能使用方法：(13)、(14)任意键按下，电压同步跟踪输出，由电位旋钮(6)控制。
当(13)、(14)同时按下时，(8)、(9)端电流会增加一倍。
当(13)键按下时，可获得“+-”电源使用或可取双倍电压使用。
（此功能只可在单独1路使用）§2 开关开关---是接通和切断电路的器件,通常以其刀数(接通或切断电路数)及每刀的掷数(即每刀可形成的通路数来)区分,通常有单刀、双刀、三刀的单掷和双掷开关和换向开关，还有一种常闭式按钮开关，它们在电路图中的标识见下图所示：单刀音掷开关单刀双掷开关双刀双掷开关双刀换向开关常闭开关常开开关选用开关的注意事项是根据需要选择耐压值及功率大小合适的开关。
高中物理实验仪器清单
高中物理实验仪器清单在高中物理实验教学中，合适的实验仪器是成功进行实验的关键。
以下是一份高中物理实验仪器清单，涵盖了进行各种物理实验所需的设备。
1、测量仪器尺子：用于测量长度、宽度、高度等。
温度计：用于测量温度。
计时器：用于测量时间。
天平：用于测量质量。
2、力学实验仪器斜面和小车：用于研究牛顿第二定律。
弹簧测力计：用于测量力的大小。
打点计时器：用于研究物体运动规律。
3、电学实验仪器电源：提供电能。
电阻箱：改变电阻，研究电流和电压的关系。
电表：测量电流和电压。
电灯泡：消耗电能，发出光和热。
4、光学实验仪器光源：提供光线。
光屏：显示光线的路径和反射、折射现象。
透镜：改变光线的传播路径。
望远镜：用于观察远处的物体。
显微镜：用于观察微小的物体。
5、声学实验仪器音叉：发出固定频率的声音。
话筒：接收声音并转换为电信号。
扬声器：将电信号转换为声音。
声波演示器：展示声波的传播。
6、磁场实验仪器磁铁：产生磁场。
导线线圈：在磁场中产生感应电流。
洛伦兹力演示器：展示带电粒子在磁场中的运动。
以上是高中物理实验中常用的一些仪器，熟悉并掌握这些仪器的使用方法，可以帮助我们更好地进行物理实验，理解物理现象和规律。
也需要注意，对于任何实验仪器，都要按照规定的操作方法进行使用和保养，以延长其使用寿命和提高实验的准确性。
高中物理教学仪器配备清单一、前言高中物理教学仪器的配备是提升物理教学质量的重要一环。
通过合理的仪器配备，学生可以更直观地理解物理原理，提高实践操作能力和科学探究的兴趣。
本文将详细列出高中物理教学仪器的配备清单，以供参考。
二、高中物理教学仪器配备清单1、力学仪器（1）基础力学仪器：如金属尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秤砣等。
（2）运动学仪器：如计时器、秒表、光电门、频闪照相设备等。
（3）动力学仪器：如斜面、滑轮、绳索、摩擦力演示器等。
2、热学仪器（1）温度测量仪器：如温度计、热电偶温度计等。
（2）热机演示仪器：如蒸汽机模型、内燃机模型等。
物理仪器发展历程
物理仪器发展历程物理仪器的发展历程可以追溯到古代探索自然的早期阶段。
以下是一些重要的里程碑：1. 古代仪器：古代人类使用简单的工具和仪器来观察天体运动和测量物体的质量、长度和时间。
例如，古代埃及人使用太阳影子测量时间，古希腊人使用天文仪器来确定星座的位置。
2. 宇宙学仪器：在古希腊时期，人们开始构建更复杂的天文仪器，用于研究宇宙和天体运动。
例如，阿里斯塔克斯建造了世界上第一个天文观测台。
3. 实验仪器的发展：随着科学方法的兴起，实验成为了物理研究的核心。
17世纪，伽利略发明了望远镜和倾斜平面等仪器，开创了实验物理学的先河。
4. 电磁相关仪器：19世纪，电磁学的发展催生了许多重要的物理仪器。
例如，奥斯汀朱利安发明了一个可用来测量电流的仪器，后来称为侯斯顿电流计。
5. X射线仪器：1895年，康拉德·伦琴发现了X射线。
不久之后，人们开始制造X射线机器和X射线照相机，用于医学诊断和物质结构研究。
6. 量子力学仪器：20世纪，量子力学的发展引发了一系列新的物理仪器的出现。
例如，盎格鲁-德国物理学家朱利叶斯·普朗克设计的普朗克常数仪器被用于测量能量子的最小单位。
7. 加速器和探测器：近代物理实验常常需要产生高能和高速的粒子，用以研究微观世界的基本粒子和物理过程。
因此，加速器和探测器成为了物理研究的重要工具。
例如，欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）就是一种先进的加速器和探测器系统。
8. 光学仪器的进化：光学仪器在物理实验和研究中起着至关重要的作用。
近年来，随着光学技术的迅猛发展，各种先进的光学仪器涌现出来，如激光器、纳米级显微镜和高分辨率成像仪。
以上是物理仪器发展的一些重要历程。
随着科技的不断进步，新的仪器和技术将继续改变和推动物理学的发展。
电磁学演示实验报告
一、实验目的1. 通过电磁学演示实验，加深对电磁学基本原理的理解。
2. 学习使用电磁学实验仪器，掌握实验操作技能。
3. 培养观察、分析、解决问题的能力。
二、实验原理电磁学是研究电荷、电流、电磁场及其相互作用的学科。
本实验主要涉及以下原理：1. 库仑定律：描述了两个静止点电荷之间的相互作用力。
2. 安培定律：描述了电流与磁场之间的关系。
3. 法拉第电磁感应定律：描述了变化的磁场在导体中产生感应电动势的现象。
4. 麦克斯韦方程组：描述了电磁场的普遍规律。
三、实验仪器1. 电磁学实验平台2. 电流表3. 电压表4. 电阻箱5. 磁场发生器6. 水平仪7. 导线8. 电源四、实验内容1. 库仑定律验证实验（1）将两个带电小球固定在实验台上，使用水平仪调整其水平。
（2）用电流表测量两个小球之间的距离，并记录下来。
（3）使用电压表测量两个小球之间的电势差，并记录下来。
（4）根据库仑定律公式计算两个小球之间的相互作用力。
（5）比较计算结果与实际观测结果，分析误差原因。
2. 安培定律验证实验（1）将电流表、电阻箱、磁场发生器连接成闭合回路。
（2）调节电阻箱，使回路中的电流保持一定值。
（3）使用水平仪调整磁场发生器，使磁场方向与电流方向垂直。
（4）观察电流表指针的偏转，记录下来。
（5）根据安培定律公式计算磁场对电流的作用力。
（6）比较计算结果与实际观测结果，分析误差原因。
3. 法拉第电磁感应定律验证实验（1）将导线、电阻箱、电流表、电源连接成闭合回路。
（2）将导线放置在磁场发生器产生的磁场中。
（3）改变磁场发生器的电流，观察电流表指针的偏转，记录下来。
（4）根据法拉第电磁感应定律公式计算感应电动势。
（5）比较计算结果与实际观测结果，分析误差原因。
4. 麦克斯韦方程组验证实验（1）将导线、电阻箱、电流表、电压表、电源连接成闭合回路。
（2）将导线放置在磁场发生器产生的磁场中。
（3）改变磁场发生器的电流，观察电流表、电压表指针的偏转，记录下来。
场强仪的技术要求
场强仪的技术要求场强仪是一种用于测量电场强度的仪器，它在电磁学和电气工程领域有着广泛的应用。
场强仪的技术要求包括其测量范围、测量精度、响应时间、稳定性、抗干扰能力等方面。
下面将详细介绍场强仪的技术要求。
1.测量范围：场强仪应具备广泛的测量范围，能够满足不同场强强度的测量需求。
例如，对于较弱的信号和强的信号，场强仪都应能进行精确测量。
通常情况下，场强仪的测量范围应在nV/m至kV/m之间，以满足不同应用场景的需求。
2.测量精度：场强仪的测量精度是评估其性能的重要指标。
测量精度应尽可能高，以便准确地测量电场强度。
通常情况下，场强仪的测量精度应达到或超过1%。
此外，场强仪的测量结果应具有良好的重复性和稳定性，以确保测量结果的可靠性。
3.响应时间：场强仪应具备快速响应的特点，能够在短时间内获取到电场强度的变化情况。
较快的响应时间有助于对电场的动态变化进行实时监测和分析。
通常情况下，场强仪的响应时间应控制在几毫秒或更短的范围内。
4.稳定性：场强仪应具备良好的稳定性，即在长时间使用过程中，其测量结果的稳定性和准确性能够得到保证。
稳定性不仅仅体现在测量结果的重复性上，还包括仪器本身的稳定性，如温度稳定性和电源稳定性等。
5.抗干扰能力：场强仪在测量电场强度时，可能会受到来自其他电磁信号的干扰。
因此，场强仪需要具备较强的抗干扰能力，能够有效屏蔽或抑制外界干扰信号的影响，确保测量结果的准确性。
6.易用性：场强仪应具备良好的用户界面和操作性，方便用户进行设置和操作。
同时，仪器的体积应该适中，便于携带和移动，满足用户随时随地进行场强测量的需求。
7.安全性：场强仪作为一种电子仪器，应具备良好的安全性能，能够保护使用者的人身安全。
例如，应具备过压和过流保护功能，防止仪器受到损坏或用户受到电击。
总之，场强仪作为测量电场强度的仪器，其技术要求包括测量范围、测量精度、响应时间、稳定性、抗干扰能力、易用性和安全性等方面。
这些要求保证了场强仪能够准确、稳定地测量电场强度，并在不同应用场景下发挥出良好的性能。
电磁学实验技术的使用方法与调试技巧
电磁学实验技术的使用方法与调试技巧电磁学是物理学的重要分支之一，研究电荷和电流之间的相互作用及其产生的电磁场。
在进行电磁学实验时，优化使用方法和调试技巧是确保实验准确性和提高实验效果的关键。
本文将探讨电磁学实验技术的使用方法与调试技巧。
一、电磁学实验常见装置1. 电磁感应实验装置电磁感应实验装置主要用于研究磁场对导体的影响和利用磁场产生电流。
在使用电磁感应实验装置时，首先要确保导线的良好接触，以减小接触电阻，避免电流漏失。
其次，要注意调整磁场的强度和方向，以获得准确的实验数据。
同时，还需排除外界干扰和自身噪声对实验结果的影响。
2. 汤姆逊电子实验仪汤姆逊电子实验仪主要用于研究电子的性质和运动规律。
在使用汤姆逊电子实验仪时，应注意保持真空室的清洁，并合理设置加速电压和磁场强度，以确保电子束的稳定和准确。
此外，还要注意调整和校准电子束与检测器之间的距离，以保证实验结果的准确性。
3. 托卡马克磁约束聚变实验装置托卡马克装置用于聚变实验和研究。
在使用托卡马克装置时，应注意调整磁场的强度和方向，以达到磁约束离子的目的。
同时，要保持等离子体的稳定，排除自身振荡和外部干扰对实验的影响。
此外，还需注意控制温度和气压等条件，以确保实验环境的稳定和可控。
二、电磁学实验技术的使用方法1. 实验前准备在进行电磁学实验前，应详细了解和熟悉实验装置的基本原理和使用方法，并做好实验前的准备工作。
包括检查实验设备的完好性和安全性，确认实验材料和试剂的充足性，以及规划实验流程和时间等。
2. 数据采集和处理在进行实验过程中，要准确记录实验数据，并及时进行数据处理和分析。
常用的数据采集方法有模拟法和数字法。
在进行数据处理时，可以采用适当的数学模型和计算方法，如回归分析和误差分析等，以提高数据的可靠性和准确性。
3. 实验结果的评估在实验结束后，需要对实验结果进行评估和分析。
可以比较实际测量值与理论计算值之间的差异，并探讨可能的误差来源。
(完整版)科学仪器分类
科学仪器分类（试行）（一）分析仪器一．电子光学仪器1．透射电镜2．扫描电镜3．电子探针4．电子能谱仪5．其他二．质谱仪器1．有机质谱仪2．无机质谱仪3．同位素质谱仪4．离子探针5．其他三．X射线仪器1．X射线衍射仪2．X射线荧光光谱仪3．X射线能谱仪4．其他四．光谱仪器1．紫外/可见分光光度2．荧光分光光度计3．原子吸收分光光度计4．原子荧光光谱仪5．光电直读光谱仪6．激光光谱仪7．光谱成像仪8．光声光谱仪9．红外光谱仪10．拉曼光谱仪11．圆二色光谱仪12．旋光分析仪13．其他五．色谱仪器1．气相色谱仪2．液相色谱仪3．离子色谱仪4．薄层扫描色谱仪5．凝胶色谱仪6．超临界色谱仪7．电泳仪8．其他六．波谱仪器1．核磁共振波谱仪2．顺磁共振波谱仪3．其他七．电化学仪器1．电化学传感器2．库仑分析仪3．极谱仪4．电位滴定仪5．离子浓度计6．酸度计7．其他八．显微镜及图象分析仪器1．光学显微镜2．激光共焦显微镜3．扫描探针显微镜4．图像分析仪5．其他九．热分析仪器1．差热分析仪2．示差扫描量热计3．热天平4．导热系数测定仪5．热膨胀系数测定仪6．热成像仪7．其他十．生化分离分析仪器1．氨基酸及多肽分析仪2．凝胶扫描仪3．生物化学发光仪4．生化分析仪5．酶标仪6．DNA合成仪7．DNA测序仪8．DNA样本制备仪9．基因导入仪10．多肽合成仪。
电位差计的使用
电位差计郑凤翼主编.电工仪表与测量.人民邮电出版社,1999年11月第1版.浙江工学院中国计量学院浙江丝绸工学院杭州高等专科学校.工科物理实验教程.浙江大学出版社,1991年08月第1版.赵文杰主编.工科物理实验教程.中国铁道出版社,2002年02月第1版.江影主编.新编物理实验教程.科学出版社,2009年09月第1版.辛旭平，周芹主编.一级物理实验.科学出版社,2008年06月第2版.电位差计是电磁学测量中用来直接精密测量电动势或电位差的主要仪器之一。
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一种精密仪器，补偿法的测量准确度高。
这种方法是将被测电压与仪器的标准电压进行比较而实现电压测量。
电路在补偿状态时，被测电压回路无电流，测量结果准确度仅取决于电位差计的电源、标准电池、标准电阻和高灵敏度检流计，故它的测量准确度可达0．01％或更高。
可用于精确测量电动势、电压、电流、电阻等电学量。
其优点是，在测量时几乎不消耗被测对象的能量，不影响被测量原来的数值，测量结果稳定可靠，且具有很高的精度。
电位差计又叫电位计，它有多种类型，其中十一线电位差计是一种教学仪器，它结构简单、直观性强，便于学习和掌握；而箱式电位差计是测量电位差的专用仪器，它使用方便、测量准确、稳定性好，在科学实验和工业生产中经常用到。
它用途很广泛，不但可以用来精确测量电动势、电压，与标准电阻配合还可以精确测量电流、电阻和功率等，还可以用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，有些电器仪表厂则用它采确定产品的准确度和定标，而且在非电参量(如温度、压力、位移和速度等)的电测法中也占有极其重要的地位。
因此在工业测量自动控制系统的电路中得到普遍的应用。
【实验目的】1.了解电位差计测量电位差或电动势的原理和方法。
2.学习并掌握UJ31型电位差计的使用方法。
3.用箱式电位差计测电源电动势及电压。
【实验原理】一．直流电位差计的结构电位差计线路是较为复杂的，类型也很多。
有关电磁场的仪器-霍尔效应、电磁流量计、磁流体发电机、电磁炮
有关电磁场的仪器•霍尔效应霍尔效应（Hall effect）是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象嬮电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力嬮通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。
霍尔效应于嬱嬸嬷嬹年由埃德温·赫伯特·霍尔（Edwin Herbert Hall）发现。
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而引起的偏转，所以可以用高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识来进行解释嬮霍尔效应原理的应用常见的有：霍尔元件、磁流体发电机、电磁流量计、磁强计等嬮如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与方向相反的•电磁流量计电磁流量计是根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体（一般为液体）流量的一种仪器，用非磁性材料制成，一般用于测量污水排放量，是霍尔效应的一种应用嬮根据霍尔效应其原理可解释为：如图嬲所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动嬮导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。
当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定嬮由qvB嬽qE嬽q U d可得v嬽U bd流量：Q嬽Sv嬽πd2嬴·UBd嬽πdU嬴B电磁流量计电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）嬮为了简化，假设流量计是如图嬳所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c嬮流量计的两端与输送流体的管道连接（图中虚线）嬮图中流量计的上下两面是金属材料，前后两侧面是绝缘材料嬮现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面嬮当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值嬮已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）•磁流体发电机磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据霍尔效应，用导电流体，例如空气或等离子体，与磁场相对运动而发电的一种设备，所以该模型下的物理题目多会存在外电路嬮磁流体发电技术是一种新型的高效发电方式，由于无需经过机械转换环节，所以也称之为直接发电，燃料利用效率显著提高，用燃料（石油、天然气、煤、核能等）直接加热工作介质，使之在高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动。
电磁学中质谱仪的应用原理
电磁学中质谱仪的应用原理什么是质谱仪质谱仪是一种用于分析化合物的仪器设备，通过将化合物中的分子或原子离子化并加速，然后根据质量/电荷比对离子进行分离和检测。
质谱仪在科学研究、医学诊断和环境监测等领域具有广泛的应用。
质谱仪的工作原理质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三个部分组成。
离子源离子源可以将原子或分子离子化，常用的离子源有电子轰击离子源（EI）、化学电离离子源（CI）和电喷雾离子源（ESI）等。
离子源将样品中的分子或原子离化后，产生正离子或负离子。
质量分析器质谱仪的核心部件是质量分析器，质量分析器根据离子的质量/电荷比对其进行分离和测量。
常见的质量分析器有磁扇形质量分析器、时间飞行质量分析器和四极杆质量分析器等。
不同的质量分析器有不同的工作原理和优劣势。
检测器检测器用于测量质量分析器中分离的离子，并产生相应的电信号。
常见的检测器有离子多极管（Multi-ion Detection System）和电子倍增器（Electron Multiplier）等。
检测器的选择需要考虑离子信号的灵敏度和噪音水平。
质谱仪的应用质谱仪在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：环境监测质谱仪可以用于监测大气中的有害气体和污染物，例如二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机化合物等。
通过测量离子信号的强度和质量/电荷比，可以确定样品中各种化合物的浓度，并评估环境质量。
药物分析质谱仪在药物领域中有着重要的应用。
通过质谱分析，可以确定药物的结构和成分，以及药物在体内的代谢途径。
这对于药物的研发和药效评估非常重要。
食品安全检测质谱仪可以用于检测食品中的农药残留、致癌物质、重金属等有害物质。
通过质谱分析可以快速、准确地检测食品中的各种有毒物质，确保食品安全。
化学分析质谱仪在化学分析领域也有广泛的应用。
通过质谱仪的分析，可以确定化合物的结构和成分，以及它们之间的相互作用。
这对于理解化学反应的机理和优化化学合成过程非常重要。
常用电磁学实验仪器及其使用方法
常用电磁学实验仪器及其使用方法一、电阻箱与滑线变阻器1. 电阻箱电阻箱是一种电阻值可以调节的精密电阻组件，在实验室常将它作为标准电阻使用。
电阻箱由若干个数值准确的固定电阻元件(用高稳定锰铜合金丝绕制)组合而成，通过面板上旋钮位置的变换可以获得1～9999(ZX36型)或0.1～99999.9Ω(ZX21型)间的各种电阻值。
下面以常用的ZX21型旋转式电阻箱为例说明电阻箱的使用方法。
图2-17 ZX21型电阻箱面板示意图ZX21型旋转式电阻箱的面板如图2—16所示，面板上有四个接线柱，分别标有0、0.9、9.9、和99999.9Ω。
这表明，若需要0～0.9Ω的电阻，可分别由“0”与“0.9”两个接线柱接线，其余类推。
在面板上还有6个旋钮，在每个旋钮上都标有0～9十个数字，在旋钮旁还标有×10000、×1000、×100、×10、×1、×0.1表示倍率，电阻箱提供的阻值将是各旋钮指示值之和。
例如，当用“0”与“99999.9”两个接线柱接线，×10000档指示为1，×1000档指示为0，×100档指示为7，×10档为2，×1档为8，×0.1档为5，则电阻箱指示的阻值将是10728.5Ω。
使用电阻箱时要注意如下主要参数：(1) 最大电阻。
最大电阻即为电阻箱的总电阻，对ZX21 型电阻箱，最大电阻为99999.9 Ω。
(2) 额定功率。
额定功率指电阻箱每个电阻的功率额定值。
一般电阻箱的额定功率为 0.25W 。
根据额定功率可由下式求出额定电流：RW I = （2-5） 其中R 为电阻箱指示的电阻值。
由该式可知，电阻值越大的档允许通过的额定电流(即最大电流)越小。
当电流超过额定电流时会烧毁标准电阻元件，或者由于温升过高而降低电阻精度。
因此，使用电阻箱时不允许超过额定功率。
(3) 零位电阻。
电磁学常用仪器介绍(万用表)
第二章电磁学常用仪器介绍§１直流电源1、干电池干电池的电动势为１.5Ｖ。
常用干电池的有关数据见表2-1表2-12、晶体管直流稳压电源这种电源的稳定性好，内阻小，输出电压连续可调，功率也比较大。
下面以电磁学实验室中所用的MCH-305高精度直流稳压电源为例介绍其技术指标及使用方法。
（1）技术参数：输出电压在0V—30V连续可调电源稳定度 0.01％+2mv负载稳定度≤0.01%+2mv恢复时间≤100us纹波噪声≤1mvRMS(2)面板操作键作用说明(1)Ⅰ路电流、电压指示(2)Ⅱ路电流、电压指示(3)Ⅰ路电压调节节(4)Ⅰ路电流调节(5)Ⅱ路电流调节(6)Ⅱ路电压调节(7)电源开关(8)Ⅰ路电压输出端(9)Ⅱ路电压输出端图2-1 MCH-305面板图(10)+5V固定电压输出端(11)Ⅰ路限流、稳压指示(12)Ⅱ路限流、稳压指示(13)、(14)串并联转换开关和跟踪调节开关（3）操作方法：①接上电源。
（AC220V）②将电源开关置天“ON”位置，指示灯为红色。
③调节“VOLTAGE”旋钮到需要的输出电压值。
④连接外部负载到“+”、“-”输出端子。
⑤当用在要求较高的地方，接线柱必须有一个要与GND接线柱可靠连接，这样可以减少输出纹波电压。
⑥恒流调节：先将电压调至3-10V任意值，将电流调节旋钮调到0，然后将电压输出端短路，再顺时针通过电流调节旋钮将电流值调到设定值，取消输出端短路，然后再调节电压旋钮到所需要的电压值即可。
⑦串联、并联、跟踪功能使用方法：(13)、(14)任意键按下，电压同步跟踪输出，由电位旋钮(6)控制。
当(13)、(14)同时按下时，(8)、(9)端电流会增加一倍。
当(13)键按下时，可获得“+ -”电源使用或可取双倍电压使用。
（此功能只可在单独1路使用）§2开关开关---是接通和切断电路的器件,通常以其刀数(接通或切断电路数)及每刀的掷数(即每刀可形成的通路数来)区分,通常有单刀、双刀、三刀的单掷和双掷开关和换向开关，还有一种常闭式按钮开关，它们在电路图中的标识见下图所示：单刀音掷开关单刀双掷开关双刀双掷开关双刀换向开关常闭开关常开开关选用开关的注意事项是根据需要选择耐压值及功率大小合适的开关。
电磁学实验技术的仪器选择与使用方法
电磁学实验技术的仪器选择与使用方法电磁学实验是物理学中非常重要的一门实验课程。
通过这门课程的学习，学生可以深入了解电磁学的基本原理和实验方法，并通过实际操作掌握电磁学的实验技术。
在电磁学实验中，仪器的选择和使用方法是至关重要的。
本文将讨论电磁学实验技术的仪器选择与使用方法，以帮助读者更好地进行电磁学实验。
1. 万用电表万用电表是电磁学实验中最常用的仪器之一。
它可以用来测量电压、电流、电阻等电磁学量。
在选择万用电表时，应注意选择精度高、量程广的仪器，以满足实验的要求。
在使用万用电表时，需要注意仪器的使用说明，正确选择测量档位，并保证仪器的接线正确。
2. 示波器示波器是一种用来显示电压随时间变化的仪器。
在电磁学实验中，示波器经常被用来观察电路中电压波形的变化。
在选择示波器时，需要考虑带宽、采样率等参数，并选择适合实验需求的仪器。
在使用示波器时，需要注意选择合适的观察时间窗口和垂直档位，以保证波形的清晰可见。
3. 发生器发生器是一种能够产生电信号的仪器。
在电磁学实验中，发生器常常被用来产生不同频率、振幅的电信号，以模拟实际电路中的信号源。
在选择发生器时，需要考虑频率范围、输出电压等参数，并选择适合实验的仪器。
在使用发生器时，需要注意选择适当的振幅和频率，以保证实验的准确性。
4. 电源电源是电磁学实验中不可缺少的一种仪器。
它可以提供稳定的直流或交流电源，满足实验中电路元件的供电需求。
在选择电源时，需要考虑输出电压范围、电流能力等参数，并选择适合实验的仪器。
在使用电源时，需要注意电压和电流的设定，以及接线的正确性，以防止意外发生。
5. 磁场测量仪磁场测量仪是一种可以测量磁场强度的仪器。
在电磁学实验中，磁场测量仪常常被用来测量磁场分布、磁感应强度等磁场相关的物理量。
在选择磁场测量仪时，需要考虑测量范围、精度等参数，并选择适合实验的仪器。
在使用磁场测量仪时，需要注意仪器的校准和使用方法，以确保测量结果的准确性。
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常见电磁仪器
一.速度选择器
1.如图所示的平行板器件中．电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有
不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同。
利用这种装置能
把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。
若正离子(不计
重力)以水平速度射入速度选择器，则
A正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D仅改变离子的电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
2.如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图。
K为电子枪，由枪中沿
KA方向射出的电子，速率大小不一。
当电子通过方向互相垂直的均匀电场和
磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S。
设产生匀强电场
的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度
为0.06 T，问：
(1)磁场的指向应该向里还是向外？
(2)速度为多大的电子才能通过小孔S？
二.磁流体发电机
1.磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。
下
图是磁流体发电机的装置：A、B组成一对平行电极，两极间距为d，内有
磁感强度为B的匀强磁场，现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，
含有大量带正电和带负电的带电粒子，而整体呈中性)垂直喷射入磁场，A、
B两板间便产生电压。
A、B板哪一个是发电机的正极________每个离子的
速度为v，电量大小为q，稳定时，磁流体发电机的电动势E＝________
2.如图是磁流体发电机原理示意图．设平行金属板间距为d，发电通道长为a、
宽为b，其间有匀强磁场，磁感应强度为B，导电流体的流速为v，电阻率为，
负载电阻为R，导电流体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方向射入极板间，求：
（1）该发电机产生的电动势；（2）负载R上的电流I；
（3）求磁流体发电机总功率p；（4）为了使导电流体以恒定的速度v通过磁
场，发电通道两端需保持一定的压强差△p。
试计算△p。
三.电磁流量计
1.电磁流量计的原理图如图所示，横截面为长方形的一段管道，其中空部分
的长、宽、高分别为图中的a、b、c．流量计的两端与输送液体的管道相连
接（图中的虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材
料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前
后两面．当导电液体稳定地流过流量计时，在管道外将流量计上、下表面分
别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，求得流量（流量等于单位时间内流过的体积）
2.为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装
如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、
c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加方向向下的匀强磁场，在
前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极与电压表V相连．含有正、
负离子的污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极
间的电压。
若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是
A．前表面比后表面电势低
B．前表面比后表面电势高
C．污水中正、负离子浓度越高电压表的示数将越大
D．两极间的电压与污水流量Q成正比
四.霍尔元件
1.霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的
磁传感器产品族，得到广泛应用。
如图为某霍尔元件的工作原理示意图，
该元件中电流I由正电荷定向运动形成。
下列说法中正确的是
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压U H与B成正比例
2.霍尔元件是能把磁感应强度B转化为电学量的元件．使用霍尔元件
可制成多种传感器，应用在与磁场有关的自动控制系统中．如
图所示，为一厚度为h，宽度为d的长方体霍尔元件．当磁感
应强度为B，导体中电流为I时，霍尔电压为U．若该霍尔元
件中电流是由电子移动形成的，用n表示霍尔元件中单位体积
中电子的个数，e表示电子的电荷量．
（1）产生霍尔电压的非静电力是由什么力提供？比较A、A＇
两侧面电势的高低；
（2）推导霍尔电压的表达式，并写出霍尔系数k的表达式．
五.回旋加速器
1.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两
个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是
A．回旋加速器只能用来加速正离子
B．离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量
C．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半
D．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的2倍
2. 1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题。
现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。
某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图为俯视图乙。
回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强在场，且与D形
盒盒面垂直。
两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。
D 形盒半径为R ，磁场的磁感应强度为B 。
设质子从粒子源A 处时入加速电场的初速度不计。
质子质量为m 、电荷量为+q 。
加速器接一定涉率高频交流电源，其电压为U 。
加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进入D 形盒运动轨道的半径r 1；
(2)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；
(3)如果使用这台回旋加速器加速α粒子，需要进行怎样的改动？请写出必要的分析及推理。
六.磁电式电流表 1.如图所示是磁电式电流表的结构示意图，关于磁电式仪表，以下说法正确的
是（ ）
A.使通电线圈转动的动力矩是安培力的力矩
B.线圈和指针偏转的角度越大，说明安培力产生的力矩越大
C.线圈停止转动时，两个螺旋弹簧产生的阻力矩与安培力矩相平衡
D.根据指针偏转角度的大小，就可以知道被测电流的强弱
2. 如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是
均匀地辐向分布，线圈中a 、b 两条导线长均为l ，通以图示方向
的电流I ，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B ．则
A ．该磁场是匀强磁场
B ．线圈平面总与磁场方向垂直
C ．线圈将逆时针方向转动
D ．a 、b 导线受到的安培力大小总为IlB
七.电流天平
如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀
强磁场内，磁感应强度大小为B、方向与线圈平面垂直。
当线圈中通过方向如图所示的电
流I时，调节砝码使两臂达到平衡。
然后使电流反向，大小不变。
这时为使天平两臂再达
到新的平衡，则需
A．在天平右盘中增加质量为的砝码
B．在天平右盘中增加质量为的砝码
C．在天平左盘中增加质量为的砝码
D．在天平左盘中增加质量为的砝码
八.质谱仪
1.质谱仪的工作原理如右上图所示，带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B1和E。
粒子从狭缝S射出后进入磁感应强
度为B2的匀强磁场，最后打在照相底片上。
下列关于质谱仪的说法正确
的是
A．速度选择器中的电场方向应该是指向左方的
B．因为速度选择器本身并不选择电性，所以不能确定图示中的带电粒子
的正负
C．质谱仪是分析同位素的重要工具，粒子打在底片上距离狭缝越近，它
的比荷越小
D．若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L，则该粒子的比荷为2E/B1B2L
2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，它的构造原理如
图所示。
从粒子源S处放出的速度大小不计、质量为m、电荷量为q的正离子，
经电势差为U的加速电场加速后，垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场后到
达记录它的照相底片P上。
试问：
（1）若测得离子束流的电流为I，则在离子从S1处进入磁场到达P的时间内，
射到照相底片P上的离子的数目为多少？
（2）若测得离子到达P上的位置到入口处S1的距离为a，且已知q、U、B，则离子的质量m为多少？（3）假如离子源能放出氕（H）、氘（H）、氚（H）三种离子，质谱仪能够将它们分开吗？
3.如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组
成。
已知：静电分析器通道的半径为R，均匀辐射电场的场强为E。
磁分
析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度为B。
问：（1）为了使位于
A处电量为q、质量为m的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆
弧虚线通过静电分析器，加速电场的电压U应为多大？（2）离子由P点
进入磁分析器后，最终打在乳胶片上的Q点，该点距入射点P多远？。