[整理]06 法拉第实验
法拉第的电磁感应实验
法拉第的电磁感应实验作者:不详日期:2006-11-2 来源:本站点击:我们现在生活在一个电气时代里：电动机在工厂里轰鸣，电车在飞驰，电灯照亮了千家万户，电视机在播放节目，电脑在运作……由于有了电，旧时代许多令人神往的幻想已变成了现实。
如今电气业给我们创造的这一切福利和文明，都起源于1831年10月17日法拉第的一次具有划时代意义和意外的电磁实验成功。
由于这次成功，法拉第制造了世界上第一台电磁感应发电机；由于这次成功，人类制造出今天的发电机、电动机、水电站，以及一切电力站网。
法拉第（1791～1867）出生于英国伦敦一个铁匠家里。
由于家庭贫困，他12岁时就到一家书店当学徒。
由于经常接触图书，他发现书里有许多自己从不知道的事物，书籍简直是知识的海洋。
从此以后他开始刻苦自学，认真读书，发奋要成为一个有学识的人。
他不仅认真阅读电学、化学方面的书籍，而且用平日节约下来的一点钱买了几件实验仪器，按书中所说的做起实验来。
法拉第不仅向书本学习，还利用一切机会向当时著名的科学家学习，买票听他们的讲演，认真做记录。
1810年春天，法拉第凑钱去听科学家塔特林讲解自然科学。
他每晚都将所做的记录整理誊清。
特别对法拉第人生具有重大转折意义的是，他于1812年时到英国皇家学院去听著名科学家戴维的化学讲演。
正是从此开始，他踏上了献身科学的道路。
他大胆地给戴维先生写了封信，而且将听讲的记录全寄去了。
他在信中说明了自己对科学的热爱，并且渴望能在皇家学会得到一份工作。
戴维看到了他的严肃认真和对科学的热情，竟然答应了他的请求，介绍他到皇家学院当助理员，担任了戴维的实验助手。
实验室的工作为法拉第提供了优越的条件。
他可以自由地利用图书馆，获得各种资料，从而可以发展各方面的知识。
作为戴维的助手和随从，法拉第又获得了到欧洲大陆进行科学考察的机会。
尽管在旅行中受到戴维夫人的凌辱，以及其他不公正的待遇，但法拉第借这次机会却增长了知识，结交了朋友，了解了当时各国的科学状况。
法拉第效应测量实验报告
一、实验目的1. 了解和掌握法拉第效应的原理及其在光学和电磁学中的应用。
2. 熟悉法拉第效应实验装置的结构和操作方法。
3. 测量法拉第效应产生的偏振面旋转角度，验证法拉第效应的基本规律。
4. 计算法拉第效应的费尔德常数，了解其与样品材料、磁场强度和光波波长之间的关系。
二、实验原理法拉第效应是指当一束平面偏振光通过含有重金属或稀土离子的光学介质时，在介质中沿光的传播方向加上一个强磁场，偏振面会发生旋转的现象。
这种现象与磁场强度、光波波长和样品材料有关。
法拉第效应的基本原理如下：1. 当光波通过介质时，光波的电场会使介质中的电子发生受迫振动，产生感应电流。
2. 感应电流产生的磁场与外加磁场相互作用，使得光波在介质中的传播速度发生变化。
3. 由于左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的传播速度不同，从而导致偏振面发生旋转。
法拉第效应的旋转角度θ与磁场强度B、光波波长λ、介质厚度d和费尔德常数V的关系为：θ = V B d λ三、实验装置1. 光源系统：包括白炽灯、透镜组、单色仪和斩光器。
2. 磁场系统：包括电磁铁、供电电源和特斯拉计。
3. 样品介质：选择含重金属或稀土离子的光学玻璃，制成圆柱状。
4. 旋光角检测系统：包括检偏测角仪、前置放大器、锁相放大器和光电倍增管。
四、实验步骤1. 连接实验装置，确保各部分连接正确。
2. 打开电源，调整光电倍增管电压至650V，观察输出指示，确保不过载。
3. 记录消光角，即法拉第转角的零点。
4. 逐渐增大磁场强度，分别在0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740、750、760、770、780、790、800、810、820、830、840、850、860、870、880、890、900、910、920、930、940、950、960、970、980、990、1000Oe时测量检偏角。
近代物理实验 法拉第效应 (4-6)
5.实验预习参考文献
[1]高立模等. 《近代物理实验》. 南开大学出 版社，2006. [2]马廷钧. 《磁光效应与磁光存储》. 大学物 理，第二期，1997. [3]孙昕; 赵红福; 孙寒; 张志杰; 蔡湘桂. 《法拉第效应实验装置中光路的设计》. 物理 实验，第四期，2005. [4]王海科; 吕云鹏. 《光电倍增管特性及应 用》.仪器仪表与分析监测,第四期，2008.
（3）样品介质系统：
<1>样品介质:选用光学玻璃，做成三棱镜形状，四面抛成光学 面，既可以放在磁场中做旋光样品，也可以放在分光仪上测样 品介质的色散关系。 <2>样品盒和支架:由铜材料做成。
（4）旋光角检测系统：
<1>检偏测角仪：用来检测偏振光的偏振方位。 <2>光电倍增管：用来接收检偏后出射的光信号，转换成电信 号输出给直流复射式检流计。 <3>直流复射式检流计：用来接收光电倍增管输出的信号。 <4>高压电源：用来提供光电倍增管工作电压。
（三）实验装置的介绍
（1）光源系统：
<1>白炽光源：用来提供白光.<2>单色仪：用来产生单色光. <3>聚光镜筒：产生平行光. <4>起偏镜：用来产生平面偏振光。
（2）磁场系统：
<1>电磁铁:圆柱形磁头,中心有通光孔. <2>激磁电源:10A,60V, 输出连续可调. <3>高斯计:用来测量电磁铁所产生的磁场强度。
（二）法拉第旋光角的计算
ΔV
eB eB ΔL 轴 2m 2m
L L轴
VL eB dn nL ( ) n n( ) 2m d
法拉第效应实验报告完整版-法拉效应实验报告
南昌大学物理实验报告学生姓名：学号：5502210039 专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017成绩：法拉第效应一、实验目的1.了解和掌握法拉第效应的原理；2.了解和掌握法拉第效应的实验装置结构及实验原理；3.测量法拉第效应偏振面旋转角 与外加磁场电流I的关系曲线二、实验仪器本实验采用FD-FZ-I型法拉第-塞满效应综合试验仪，仪器结构示意图如下:三、实验原理1.法拉第效应1845年法拉第发现磁场会引起磁性介质折射率变化而产生旋光现象，即加在介质上的磁场引起了平行于磁场方向传播的线偏振光偏振面的旋转，且光波偏振面偏转角（磁致旋光角）与光在介质中通过的长度D及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比。
此即为法拉第效应。
法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
大部分物质的法拉第效应很弱，掺稀土离子玻璃的法拉第效应稍明显些，而有些晶体如YIG等的法拉第效应较强。
同时，由于法拉第效应弛豫时间极短，对温度稳定性要求低。
故法拉第效应有许多重用的应用，如光纤通讯中的磁光隔离器、单通器，激光通讯，激光雷达等技术中的光频环行器、调制器等，以及磁场测量的磁强计等。
磁光隔离器可减少光纤中器件表面反射光对光源的干扰；磁光隔离器也被广泛用于激光多级放大技术和高分辨的激光光谱技术，激光选模等技术中。
在磁场测量和电流方面，可测量脉冲强磁场、交变强磁场、等离子体中强磁场、低温超导磁场、几千-几千KV的高压电流等。
此外，利用法拉第效应还可研究物质结构、载流子有效质量、能带等。
不同物质偏振面旋转方向可能不同。
通常规定：振动面的旋转方向和产生磁南昌大学物理实验报告学生姓名： 刘惠文 学号： 5502210039 专业班级：应物101班实验时间： 教师编号：T017 成绩：场的螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋(V ＞0)；反之，叫做负旋(V ＜0)。
对于给定物质，其固有旋光效应沿顺光线和逆光线方向观察时线偏振光的振动面的旋向完全相反，因此，当光波往返两次穿过固有旋光物质时振动面复位。
法拉第效应实验报告(2021年整理)
法拉第效应实验报告（2021年整理）
二极管现象是电流电压特性表明的一种现象，在1905年，德国物理学家布拉班尼斯·法拉第发现了二极管的原理。
法拉第实验的目的是从物理学的角度研究了电子束的限制，当空气中的气体受到高压线圈轴的电离时，电子束就会流动，当这些活动的电子束遇到其他可以加以阻止的障碍时，就会形成二极管现象从而改变电流的流向。
法拉第的实验设备主要由电源、燃料池和电流测量仪组成，电源用来为被试设备提供电源，燃料池用来装配气体放电和离子发射。
实验中，法拉第发现，在一个实验装置内，当普通气体放电中，电压波形是有一个上升后随着电流增加减少到基线的趋势，当电压到达一定水平时，气体就会发出能量例如紫外线，这被称作“离子发生”。
实验结果表明，在无加热的情况下，电流集中在一个方向并抵消了另一个方向的电流。
法拉第的实验结果也为后来电子设计奠定了基础，由于法拉第发现的“离子发生”现象，可以反映整个电路中电流的方向，在电子电路中，用二极管就可以实现开关功能。
同时，这也将对阻抗、容性和电容的应用产生了重大影响。
因此，法拉第的实验结果对我们在电子设计中的使用和理解电子学和电子技术有着至关重要的作用，他在研究电子学方面作出的贡献有力地推动了电子技术的发展，也使我们可以更加深入地理解和研究电子学，从而用于制作999种有用的电子产品。
法拉第实验.ppt
当光从介质另一端出射时，振动面旋转角度为：
2
d (nr
nl)
四 实验装置
（一）整机结构 如下图所示
1－氦氖激光器 2－控制主机 4－偏振检测 5－会聚透镜
3－电磁铁
6－干涉滤光片 7－法布里－珀罗标准具
8－成像透镜 9－读数显微镜
10－光功率计 选配件：CCD摄像器件、图像 采集卡、塞曼效应实验分析软件、监视器。
（二）主机
主机正面板示意图如图8所示：
法拉第-塞曼效应综合实验仪
电压（ ）
电流（ ）
电压调节
电源
工作
电流调节 故障
磁感应强度显示（ ）
显示调零
校正
汞灯
上海复旦天欣科教仪器有限公司
图 主机正面板示意
说明： A 励磁电源电压、电流显示转换开关； B 励磁电源电压或电流显示（电压单位：伏特，电流单位： 安培）； C 励磁电源电流调节旋钮（顺时针增大）；D 磁感应强度 显示调零旋钮； E 磁感应强度显示（单位：特斯拉）；F 电源开关（控制 励磁电源和磁感应强度测量）；
4.汞灯放进磁隙中时，应该注意避免灯管接触磁头；
5.测量中心磁场磁感应强度时，应注意探头在同一实 验中不同次测量时放置于同一位置，以使测量更加准 确、稳定；
6.笔型汞灯工作时会辐射出紫外线，所以操作实验时 不宜长时间眼睛直视灯光；另外，应经常保持灯管发 光区的清洁，发现有污渍应及时用酒精或丙酮擦洗干 净；
电磁感应的奥秘法拉第电磁感应实验探究
电磁感应的奥秘法拉第电磁感应实验探究电磁感应的奥秘：法拉第电磁感应实验探究引言：电磁感应是电磁学中的重要概念之一，其背后蕴藏着奥秘的物理原理。
法拉第电磁感应实验是揭示电磁感应本质的经典实验之一。
本文将通过对法拉第电磁感应实验的探究，揭开电磁感应的神秘面纱。
一、法拉第电磁感应实验的基本原理法拉第电磁感应实验是英国科学家迈克尔·法拉第于1831年提出的，通过改变磁场强度或导体周围的磁通量来诱导出电动势和电流。
实验通常采用一个导体线圈和一个磁铁来构建。
当导体线圈与磁铁相对运动时，导体中就会诱导出电流。
二、法拉第电磁感应实验的具体过程1. 实验装置搭建：准备一个导体线圈和一个磁铁，将它们安放在一起，保持一定的相对运动自由度。
2. 磁场变化：改变磁铁与导体线圈的相对位置或改变磁铁的强度，使磁场发生变化。
3. 电流诱导：观察导体线圈中是否产生电流。
可以通过连接电路中的灯泡或伏特计来验证电流的存在。
4. 分析实验结果：记录实验时的参数变化、电路的连接方式和测量结果。
三、电磁感应的物理原理1. 法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应实验发现，当磁场变化时，导体内部会产生感应电动势和电流。
而磁场的强度和变化速率与感应电动势的大小相关。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁场变化率成正比。
2. 磁通量：法拉第电磁感应实验中，磁场通过导体线圈的总磁通量是影响感应电动势大小的重要因素。
当磁通量改变时，感应电动势就会产生。
四、电磁感应的应用与意义电磁感应具有广泛的应用，包括发电机、电动机、变压器和感应炉等各种电力设备。
它不仅推动了电力工业的发展，也为科学家们深入研究电磁现象提供了重要的实验手段。
结论：通过对法拉第电磁感应实验的探究，我们发现磁场变化会诱导出电动势和电流的现象，这就是电磁感应的奥秘所在。
法拉第电磁感应实验不仅揭示了电磁感应的本质，也为后续的电磁学理论奠定了基础。
电磁感应的应用也广泛而深远，推动了现代科技的发展和社会的进步。
人教版高中物理选择性必修第2册 第06讲 法拉第电磁感应定律(解析版)
第06讲 法拉第电磁感应定律课程标准课标解读通过实验，理解法拉第电磁感应定律。
1.掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。
2.能够运用E ＝Blv 或E ＝Blvsin θ计算导体切割磁感线时产生的感应电动势。
3.了解动生电动势的概念，通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能。
知识点01 电磁感应定律 1．感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．(2)公式：E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈的匝数．(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏(V)．知识精讲目标导航【知识拓展1】1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率ΔΦΔt的比较：2.公式E ＝n ΔΦΔt的理解感应电动势的大小E 由磁通量变化的快慢，即磁通量变化率ΔΦΔt决定，与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ无关．【即学即练1】电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是（ ）A ．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 【答案】A【解析】A ．铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A 错误，符合题意；B ．取走磁体，就没有磁场，弦振动时不能切割磁感线产生感应电流，电吉他将不能正常工作，B 正确，不符合题意；C ．根据ΔΔE ntΦ=可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，C 正确，不符合题意；D ．弦振动过程中，磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，据楞次定律可知，线圈中的电流方向不断变化，D 正确，不符合题意。
法拉弟实验报告
法拉弟实验报告法拉弟实验报告引言法拉弟实验是一项经典的物理实验，通过探究电磁感应现象，揭示了电磁学的重要原理。
本篇报告将详细介绍法拉弟实验的背景、目的、实验过程、结果及对实验结果的分析和讨论。
一、背景法拉弟实验是由英国物理学家迈克尔·法拉弟于1831年首次进行的。
在实验中，法拉弟使用了一个螺线管和一个磁铁，通过相对运动产生的磁场变化来产生电流。
这一实验揭示了电磁感应的基本原理，为后来的电磁学理论的发展奠定了基础。
二、目的本次实验的目的是验证法拉弟实验的原理，即当磁铁相对于螺线管运动时，会在螺线管中产生感应电流。
同时，我们还将通过实验探究一些与感应电流相关的因素，如磁场强度、运动速度等。
三、实验过程1. 准备工作：首先，我们准备了一个螺线管和一个磁铁。
螺线管的线圈数、线圈面积等参数需要提前测量并记录下来。
同时，我们还准备了一个万用表和一台电源供电。
2. 实验设置：将螺线管固定在一个平稳的支架上，并将磁铁放置在螺线管的一侧。
保持磁铁与螺线管的距离一定，并确保磁铁与螺线管的相对运动方向垂直。
3. 实验操作：通过改变磁铁与螺线管的相对运动，观察螺线管中是否会产生电流，并使用万用表测量电流的大小。
同时，我们还可以改变磁铁的位置、螺线管的线圈数等因素，以探究对感应电流的影响。
四、结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 当磁铁相对于螺线管运动时，螺线管中会产生感应电流。
这一结果验证了法拉弟实验的原理。
2. 感应电流的大小与磁场强度、运动速度等因素有关。
当磁场强度增大或运动速度增加时，感应电流也会增大。
五、实验应用法拉弟实验的原理和应用广泛，对现代科技的发展做出了巨大贡献。
以下是一些实际应用的例子：1. 发电机：发电机的工作原理就是基于法拉弟实验的原理。
通过转动磁场和线圈之间的相对运动，产生感应电流，从而实现电能的转化和传输。
2. 感应炉：感应炉利用感应电流的热效应，将电能转化为热能。
它在冶金、加热等领域有着广泛的应用。
法拉第电磁感应实验
法拉第电磁感应实验摘要法拉第电磁感应是一项重要的实验，它揭示了电磁现象之间的密切联系。
这个实验通过改变磁场的强度或电流的方向，引起了感应电流的产生。
本文将深入研究法拉第电磁感应实验的原理、实验装置以及影响实验结果的因素，以期加深对电磁感应现象的理解。
引言法拉第电磁感应实验是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年首次进行的。
这个实验揭示了电磁感应现象的本质，也奠定了后来电磁感应理论的基础。
通过这个实验，我们可以更好地理解电磁场之间的相互作用，并从中找到许多实际应用。
实验原理在法拉第电磁感应实验中，当磁场发生改变时，导体中会产生感应电流。
这一现象可以通过以下公式描述：$$ \\varepsilon = - \\frac{d \\Phi}{dt} $$其中，$ \varepsilon $ 表示感应电动势，$ \Phi $ 表示磁通量，$ t $ 表示时间。
当磁通量随时间的变化率发生变化时，将会产生感应电动势。
实验装置法拉第电磁感应实验的装置通常包括一个闭合的导体线圈和一个由电池供电的开关，以及一个磁铁。
当磁铁靠近或远离导体线圈时，磁场的变化会引发感应电流的产生。
影响实验结果的因素在进行法拉第电磁感应实验时，有一些因素会影响实验结果，其中包括磁场的强度、导体线圈的材质和形状、电流方向等。
合理控制这些因素，可以使实验结果更加准确可靠。
结论法拉第电磁感应实验是一项简单而重要的实验，它为我们了解电磁现象提供了重要的实验数据。
通过深入研究和实践，我们可以更好地理解法拉第电磁感应实验的原理和应用，为今后的学习和研究提供更多的启发。
愿本文对读者有所启发和帮助。
以上是关于法拉第电磁感应实验的一些介绍，希望本文能够对您有所帮助。
法拉第实验的科学原理
法拉第实验的科学原理
法拉第实验是法拉第在1831年设计和进行的实验，通过该实验，法拉第揭示了电磁感应现象的一条重要规律，即法拉第电磁感应定律，即当导体内有一个闭合线圈，磁场磁通量变化时，会在闭合线圈中产生感应电动势和感应电流。
下面将详细介绍法拉第实验的科学原理。
法拉第实验的主要设备是一个闭合线圈和一个磁铁。
闭合线圈由导体材料制成，可以是铜线圈或导体线圈的组合。
磁铁被放置在闭合线圈的附近，可以靠近或离开闭合线圈。
科学原理如下：
1. 磁场的产生：当磁铁靠近闭合线圈时，磁铁产生的磁场穿过闭合线圈的每个回路。
这个磁场可以通过库仑定律中的洛伦兹力来描述，洛伦兹力指的是电荷在磁场中受到的力。
2. 磁通量的变化：当磁铁靠近或远离闭合线圈时，磁铁产生的磁场的磁通量发生变化。
磁通量是磁场通过闭合线圈的表面积的乘积，用Φ表示。
当磁场的强度变化时，磁通量Φ也会随之变化。
3. 感应电动势的产生：根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化会引起感应电动势的产生。
感应电动势可以通过磁通量Φ对时间t的导数来计算，即ε= -dΦ/dt。
感应电动势的负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
4. 感应电动势的电流：当感应电动势产生后，如果闭合线圈是一个导体，电荷会开始在线圈内运动，产生电流。
根据欧姆定律，闭合线圈中的电流可以通过感应电动势除以线圈的电阻来计算，即I = ε/R。
综上所述，法拉第实验的科学原理主要包括磁场的产生、磁通量的变化、感应电动势的产生和感应电动势的电流。
该实验揭示了电磁感应现象的基本规律，并为电磁学的发展奠定了基础。
法拉第电磁感应实验原理
法拉第电磁感应实验原理
法拉第电磁感应实验是19世纪末著名科学家安德烈·法拉第发现的一种实验，它是一种用电流环绕一根金属管时产生磁场的实验。
它直接证实了磁场可以被电流环绕的金属管产生，从而产生了电磁学的基础。
法拉第电磁感应实验的具体实施方式是：将一根金属管放置在一个电磁环，然后通过电源使电流环绕该金属管，接着在金属管的一端连接一个指示器，用以观察磁场的变化情况。
如果电流增加，指示器指示器的指示就会变大，这就证明了电流环绕金属管就会产生磁场。
实验中发现，当电流在金属管内部流动时，其外围会产生一个磁场，这就是磁场的电磁感应作用。
这一实验也发现，磁场的强度与电流的大小有关，这就是磁场强度和电流大小的直接关系。
此外，这一实验还发现了磁场会受到金属管的影响，若金属管的形状发生变化，则磁场的分布也会发生变化，这就是磁场形状的影响。
法拉第电磁感应实验的发现，为磁电学奠定了坚实的基础，可以说，没有法拉第实验，就没有今天的电磁学。
它不仅使当时的物理学取得了重大突破，也为今天的科学技术发展奠定了基础，使磁电学的研究取得了巨大的进展。
法拉第电磁感应实验
法拉第电磁感应实验【导言】法拉第电磁感应实验是物理学中非常重要的一个实验，它揭示了电磁感应现象的本质，以及电磁感应与电流的关系。
该实验由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年首次进行。
在这个实验中，通过将一个导体线圈置于磁场中，当磁场的磁通量发生变化时，导体线圈中将会产生电流。
这个实验不仅验证了法拉第电磁感应定律，也为发展电磁感应现象的应用奠定了基础，如发电机、变压器等。
【定律】法拉第电磁感应定律简要描述了导体中感应电流的产生与磁场变化的关系。
根据这个定律，当一个导体线圈放置于磁场中，并且磁场的磁通量发生变化时，线圈内将产生感应电流。
定律的具体表达式为：ε = - dΦ/dt其中，ε是感应电动势，dΦ/dt是磁通量Φ对时间的变化率。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
【实验准备】为了进行法拉第电磁感应实验，我们需要以下材料和装置：1. 导体线圈：可以使用铜线或其他良好导电材料制作线圈。
线圈的形状可以是圆形、方形或其他形状。
2. 磁体：可以使用永磁铁、电磁铁或其他能产生磁场的装置作为磁体。
3. 电源：用于给磁体提供所需的电流。
4. 电压计：用于测量导体线圈中的感应电动势。
5. 连接电线：连接电源、导体线圈和电压计。
6. 实验台：提供一个稳定的平面来安置实验装置。
【实验过程】根据实验准备所需的装置和材料，进行法拉第电磁感应实验的步骤如下：1. 将导体线圈放置在实验台上，确保线圈放置平稳。
2. 将磁体放置在导体线圈中心，使其磁场垂直穿过线圈平面。
3. 连接电源并将适当的电流通过磁体，以产生所需的磁场强度。
4. 将电压计的电极连接到导体线圈的两端，用于测量感应电动势。
5. 开始记录电压计上的读数，然后缓慢改变磁体的位置或改变电流的强度，使磁通量发生变化。
6. 观察并记录导体线圈中的感应电动势的变化。
【应用】法拉第电磁感应实验揭示了电磁感应现象的本质，并为其在实际应用中的发展奠定了基础。
法拉第旋光效应实验报告
实验报告题目: 法拉第旋光效应姓名翟浩淋学院理学院专业应用物理学班级 03学号 19班内序号 062015年 10 月 4 日【实验目的】1.了解磁光效应现象和法拉第效应的机理 。
2.测量磁致旋光角，验证法拉第—费尔德定律θ=VBL 。
3.法拉第效应与自然旋光的区别 。
4.了解磁光调制原理 。
【实验仪器】LED 发光二极管（或白光光源和滤光片），偏振片，透镜，直流励磁电源，导轨，偏振片，集成霍尔援建，5V 稳压电源等。
【实验原理】介质因外加磁场而改变其光学性质的现象称之为磁光效应。
其中，光通过处于磁场中的物质时偏振面发生旋转的效应较为重要，我们称这种偏振面的磁致旋转效应为法拉第效应。
它与克尔效应一起揭示了光的电磁本质，是光的电磁理论的实验基础。
法拉第在寻找磁与光现象的联系时首先发现了线偏振光在通过处于磁场当中的各向同性介质时其偏振面发生旋转的现象。
在磁场不是非常强时，偏振面的旋转角度θ 与介质的长度及磁感应强度在光的传播方向上的分量B 成正比BlV =θ （1）比例系数V 成为维尔德（Verdet ）常数，它取决于光的波长和色散关系，一般物质的维尔德常数比较小，表1给出了几种材料的维尔德常数V 。
法拉第效应与自然旋光不同。
在法拉第效应中对于给定的物质，光矢量的旋转方向只由磁场的方向决定，而与光的传播方向无关，即当光线经样品物质往返一周时，旋光角将倍增。
线偏振光可看作两个相反偏振量σ+和σ –的圆偏振光的相干叠加，从原子物理知识可知，磁场将使原子中的振荡电荷产生旋进运动，旋进的频率等于拉莫尔频率，即ωL =B me ⋅,这里e 和m 分别为振荡粒子的电荷和质量，B 为磁场强度。
线偏振光的σ+和σ –分量有不同的旋进频率，分别为L ωω- 和L ωω+，相应的折射率n+和n-，相速度v+和v- 都不同，而在光学行为中是等效的，偏振面旋转角由下述等式得到，旋转角由光通过的材料长度l 决定,即 l cn n ⋅-=-+2)(ωθ （2）上式中，c 为光速，ω为入射光的频率，上式的推导较为简单，是建立在经典电磁理论的基础之上。
法拉第效应实验报告完整版法拉效应实验报告
法拉第效应实验报告引言法拉第效应是指材料中存在自发磁化现象的一种物理现象。
它是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1845年首次研究得出的，因此被命名为法拉第效应。
本实验旨在通过构建一个简单的法拉第效应实验装置，观察和测量不同温度和磁场条件下材料的磁化程度，以及研究法拉第效应对磁性材料的影响。
实验装置与方法实验所需的主要装置和材料有：热电偶、磁铁、直流电源、毫伏表、铁片等。
实验分为以下几个步骤：1. 准备工作：将毫伏表连接到合适的测量范围，并将直流电源连接到实验装置上。
2. 温度控制：使用热电偶测量温度，并通过调节热源的加热或降温来控制温度。
3. 施加磁场：将磁铁放置在材料附近，并调节磁铁的位置和朝向，以施加合适的磁场强度。
4. 测量磁场强度：使用毫伏表测量磁场强度，记录在不同位置和磁场强度下的数值。
5. 测量磁化程度：使用毫伏表测量材料的磁化程度，记录在不同温度和磁场条件下的数值。
实验结果与讨论通过上述实验方法，我们获得了一系列在不同温度和磁场条件下的实验数据。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 磁场强度对材料磁化程度的影响：实验结果显示，随着磁场强度的增加，材料的磁化程度也增加。
这与法拉第效应的基本原理相吻合，即磁场会导致材料中的磁性微区域重新排列，从而增强整体的磁化程度。
2. 温度对材料磁化程度的影响：实验结果显示，在相同的磁场强度下，随着温度的增加，材料的磁化程度减小。
这是因为高温会破坏材料中的磁性微区域，使得整体的磁化程度降低。
3. 法拉第效应的应用：法拉第效应广泛应用于磁性材料的磁化控制和传感器等领域。
通过控制磁场和温度条件，可以实现对材料磁化程度和磁性特性的精确控制，从而实现一系列应用需求。
结论通过本实验，我们成功观察和测量了法拉第效应在磁性材料中的表现，并研究了不同温度和磁场强度对材料磁化程度的影响。
实验结果验证了法拉第效应的基本原理，并揭示了其在磁性材料的应用中的重要作用。
实验六 法拉第效应实验 - 电气工程学院
δ =
2π d ( n r − nl ) λ δ π = d ( n r − nl ) 2 λ
（14）
当光从介质另一端出射时，振动面旋转角度为
θ= 【实验内容】
1.观察光的偏振现象，研究光的波动性。 2.观察并理解法拉第磁光偏转现象，研究偏转角度与磁感应强度、介质厚度以及材料本身特性 之间的关系，计算材料的费尔德常数(冕玻璃的费尔德常为 4. 36～7.27rad·T-1·m-1)，深层次理 解光的电磁波特性。
这两个方程式分别是电子右旋和左旋的运动方程。 设入射光在进入磁光材料前是线偏振光， 在z = 0， 即材料端点的光振动
15
E x = E0 cos ωt E y = 0
进入磁光物质后分解成右旋圆偏振光和左旋圆偏振光
E E r = 0 e i (ωt − k r z ) 2 E = E 0 e i (ωt − kl z ) l 2
合并整理, (3) + i ( 4) 得(5)， (3) − i ( 4) 得(6)
（3）
（4）
d2 e d e 2 ( x + iy ) + i B ( x + iy ) + ω 0 ( x + iy ) = ( E x + iE y ) 2 m dt m dt d2 e d e 2 ( x − iy ) − i B ( x − iy ) + ω 0 ( x − iy ) = ( E x − iE y ) 2 m dt m dt
rr = x + iy rl = x − iy
代入（5）和（6）两式，得到
d2 e e dr 2 r + i B r + ω 0 rr = E r 2 r dt m dt m 2 d r − i e B drl + ω 2 r = e E l 0 l l m dt m dt 2
法拉第效应实验报告(2021年整理)
法拉第效应实验报告（2021年整理）一、实验目的通过对法拉第效应实验的学习与探究，了解电磁感应现象，理解电磁感应定律，掌握用示波器观察电磁感应现象的方法。
二、实验原理法拉第效应是指磁场变化所产生的电动势，即电磁感应现象。
电磁感应定律指出，磁通量的变化率与由此产生的电动势成正比，即$$ε= -\frac{\DeltaΦ}{\Delta t}$$其中，ε表示电动势，ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示变化的时间。
磁通量Φ与磁场的强度B、磁场的面积S和夹角θ有关。
因此，当磁场强度B、面积S或夹角θ发生变化时，磁通量Φ也随之变化，从而产生电动势。
三、实验器材与实验步骤实验器材：磁铁、线圈、计时器、示波器等。
实验步骤：1. 将磁铁放置在线圈的中心位置，使线圈与磁铁的距离为5厘米左右。
2. 将线圈接在示波器上，并调整示波器的触发方式和时间基准。
3. 移动磁铁，使磁铁的南、北极分别靠近线圈的两端，然后再将磁铁移回原来的位置，重复多次。
4. 观察示波器上的波形变化，并记录相关数据。
四、实验结果与分析在进行实验时，根据电磁感应定律，移动磁铁会产生磁通量的变化，从而产生电动势。
由于磁场的变化是周期性的，因此我们可以通过示波器观察到周期性的电动势波形。
根据实验记录的数据分析发现，当移动磁铁时，示波器上的波形会出现变化，其周期和幅值也会随着移动磁铁的快慢而变化。
当磁铁靠近线圈时，电动势波形呈现出正半周；当磁铁远离线圈时，电动势波形呈现出负半周。
这是因为磁通量在增加时，电动势为正，而在减少时，电动势为负。
此外，实验还发现，在磁铁靠近线圈的瞬间，电动势波形发生了突变，这是因为磁场强度的变化导致电动势的剧烈变化。
五、实验结论通过对法拉第效应实验的学习与探究，我们深刻认识了电磁感应现象的本质，理解了电磁感应定律的原理，掌握了用示波器观察电磁感应现象的方法。
通过实验的结果分析，我们确认了磁场的变化会导致磁通量的变化，进而引起电动势的产生。
法拉第笼实验报告集锦（精选5篇）
法拉第笼实验报告集锦（精选5篇）法拉第笼实验报告集锦篇1大型法拉第笼【实验目的】了解接地金属壳静电感应是的电荷分布及电位特点；认识经典屏蔽的原理【操作方法】参与实验者进入法拉第笼，关好笼门；打开高压电源，将高压探棒靠近法拉第笼；调节电位器，逐渐调高电压到探棒与笼身发生放电，打出电弧，观察此时的电压；实验者在笼内将手放在打出电弧的位置，不会有触电的感觉；调低电压后关闭电源，用探棒对法拉第笼充分放电；打开笼门，实验者走出法拉第笼。
【注意事项】实验进行期间，实验者不可打开笼门，观众不可擅自靠近法拉第笼和高压探棒；务必在关闭电源后，用探棒对法拉第笼充分放电，实验者方可打开法拉第笼门。
【实验原理】笼体与大地相连，高压电源通过限流电阻将上万伏直流电压输送给探棒，当高压棒尖端靠近笼体时，法拉第笼发生静电感应。
根据导体静电平衡条件，感应电荷分布在笼的外表面，靠近电压棒处电荷密度大，周围电场强，笼的外表面与高压棒之间放电。
根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电位为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。
法拉第笼无论被加上多高的电压内部也不存在电场。
而且由于金属的导电性，即使笼子通过很大的电流，内部的物体通过的电流也微乎其微。
在面对电磁波时，可以有效的阻止电磁波的进入。
法拉第笼是一个理想环境，是建立在空间的一个大屏蔽网络。
将其接地后，第一，它可以屏蔽雷电产生的电磁脉冲，防止里面的弱电设备和人员遭受损伤；第二，它可以把强大的感应电荷泄入大地。
【原理应用】高压作业人员带电工作时，可通过穿着用金属丝制成的防护服。
当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过，起到了很好的保护作用。
汽车就是一个法拉第笼，由于汽车外壳是个大金属壳，形成了一个等位体，当驾驶员在雷雨天行驶时，车里的人不用担心遭到雷击。
将精密仪器设备的金属外壳接地，有效地避免了不必要的电磁干扰以及雷电袭击。
【实验思考】法拉第笼的演示还说明了外壳接地的法拉第笼可有效地隔绝笼体内外电磁波干扰从而起到静电屏蔽作用。
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实验法拉第效应1845电法拉第(Faraday)在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度见(图1－10－1)，亦即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。
法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手段，如根据结构不问的碳氢化合物其法拉第效应的表现不同来分析碳氢化合物；在半导体物理的研究中，它可以用来测量载池子的有效质量和提供能带结构的知识；在电工技术测量中，它还被用来测量电路中的电流和磁场；特别是在激光技术中，利用法拉第效应的特性，制成了光波隔离器或单通器，这在激光多级放大技术和高分辨激光光谱技术中都是不可缺少的器件。
此外，在激光通讯、激光雷达等技术中，也应用了基于法拉第效应的光频环行器、调制器等。
本实验要求了解法拉第效应的经典理论，并初步掌握进行磁光测量的基本方法。
一实验原理(一)法拉第效应实验规律:1.当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度θ，与沿介质厚度方向所加磁场的磁感应强度B及介质厚度L成正比，即(1－10—1)或(1－10—2)式巾比例常数V叫做费尔德常数。
几乎所有的物质都存在法拉第效应。
在不同的物质偏振面旋转的方向可能不向。
设想磁场B是由绕在样品上的螺旋线圈产生的。
习惯上规定：振动面的旋转方向和螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋(V＞0)；反之，叫做负旋(V＜0)。
V由物质和工作波长决定，它表征物质的磁光特件。
2.对于每一种给定的物质，法拉第旋转方向仅由磁场方向决定。
而与光的传播方向无关(不管传播方向与B同向或反向)。
这是法拉第磁光效应与某些物质的固有旋光效应的重要区别。
固有旋光效应的旋光方向与光的传播方向有关。
对固有旋光效应而言，随着顺光线和逆光线方向观察，线偏振光的振动河的旋向是相反的，因此，当光波往返两次穿过固有旋光物质时，则会一次沿某一方向旋转，另一次沿相反方向旋执结果是振动面复位，即振动面没有旋转。
而法拉第效应则不然，在磁场方向不变的情况下，光线往返穿过磁致旋光物质时，法拉第转角将加倍，即转角为2θ。
利用法拉第旋向与光传播方向无关这一特性，可令光线在介质中往返数次，从而使效应加强。
3.与固有旋光效应类此法拉第效应包有旋光色散，即费尔德常数V随波长λ而变。
一束白色线偏振光穿过磁致旋光物质，紫光的振动面要比红先振动面转过的角度大。
这就是旋光色散。
实验表明，磁致旋光物质的费尔德常数V随波长λ的增加而减小。
旋光色散曲线又称法拉第旋转谱。
(一)法拉第效应的旋光角一束平面偏振光可以分解为两个不同频率等振幅的左旋和右旋圆偏振光，如（图1—10—2）。
设线偏振光的电矢量为E，角频率为ω，可以把E看作左旋圆偏振光和右旋圆偏振光ER之和,通过磁场中的磁性物质(以下简称介质)时, 的传播速度为VL,的传播速度为,通过长度D的介质后, 和之间产生相位差(1－10—3)式中,为光通过介质的时间和折射率,, 为光通过介质的时间和折射率,c为真空中的速度。
出射介质和线偏振光相对于入射介质前的线偏振光转过一个角度(1－10—4)即为法拉第效应的旋转角。
(二)法拉第旋转角的计算由量子理论知道,介质中原子的轨道电子具有磁偶极矩,且（1－10—5）其中e为电子电荷,m为电子质量,L为电子的轨迹动量。
在磁场B的作用下,一个电子磁矩具有势能V,则（1－10－6)其中为电子轨道角动量的轴向分量。
在磁场B的作用下,当平面偏振光通过介质时,光子与轨道电子发生相互作用,使轨道电子发生能级跃迁时轨道电子吸收角动量,跃迁后轨道电子动能不变,而势能增加了,且:（1－10－7)当左旋光子参与交互作用时,则(1－10-8)而右旋光子参与交互作用时,则(1－10-9)我们知道,介质对光的折射率n是光子能量()的函数,所以(1－10-10)可以认为,在磁场作用下,具有能量为()的左旋光子所遇到的轨道电子能级机构等于不加磁场时能量为的左旋光子所遇到的轨道电子能级结构,因此有(1－10-11)或（1－10－12）同理，右旋光量子，有（1－10－13）或（1－10－14）把式（1－10－13）和式（1－10－14）代入式（1－10－11）得（1－10－15）因为，代入式（1－10－15）得（1－10－16）或其中（1－10－17）称费尔德常熟，它反映了介质材料的一种特性。
对于CGS制，则有（1－10－18）公式（1－10－15）和（1－10－18）就是法拉第效应旋转角的计算公式。
它表明法拉第旋光角的大小和样品厚度成正比，和磁场强度成正比，并且和入射波光的波长及介质的色散有密切关系。
二实验配置本实验采用WFC－s型数显法拉第效应测试仪。
由单色光源，磁场和样品介质，旋光角检测系统构成。
（一）单色仪：使用WDX小单色仪1．技术指标：（1）工作波段：0.35～2.5µm。
（2）分辨率,可分开钠D线（0.6nm）。
（3）狭缝工作特性：固定狭缝，高10mm，宽0.08mm；可变狭缝，高10mm，宽0～3mm；鼓轮格值0.01mm。
（4）物镜：焦距f＝329mm，相对孔径。
2．波长与鼓轮读数对应关系表表1－10－1（二）磁场和样品介质直流电磁铁采用DT4电工纯铁做成磁路，磁极拄直径＝40mm ，磁路中有直径＝6mm 通光孔。
因此能保证入射光的光轴方向与磁场的方向一致。
磁极间隙为11mm 。
激磁电流为4A 时，磁场强度可达8200高斯。
（图1－10－2）为激磁电流与磁场强度的关系曲线。
图1－10－2样品介质ZF6为重火石玻璃呈三棱镜（β＝60º）的形状，样品固定再电磁铁两极之间的夹具上。
三实验内容及步骤（一）仪器调整1、调整单色仪的四脚螺钉，使单色仪处于水平状态，出光口的中心轴与电磁铁的通光孔在一条水平线上。
2、将单色仪和电磁铁配合衔接，从电磁铁的另一磁极通光孔中，用30倍的读数显微镜观察，调整单色仪的位置，使光束位于原孔中心，将光电接受的连接罩插入电磁铁的凹槽中。
3、将测试样品固定在电磁铁的磁极中间。
（二）仪器操作1.打开光源及及检偏角度测试仪的电源，预热5分钟，使仪器工作状态处于稳定。
2.调整灵敏度悬钮，顺时针为增加，灵敏度的大小反映在数显表的数值变化的快慢上，也就是说，灵敏度增高，数值变化变快。
在加上1A 电流时，使数值为2位有效数字即可。
3.顺时针旋转检偏手轮到头，然后逆时针旋转2周，按清零按钮使角度表复位。
4.将检偏器手柄与连接座及电磁铁的标记调成一条线。
5.调整微调，使数显表值为零。
6.验证角度表的零位是否正确。
7.调整适当的狭缝宽度和鼓轮读数。
8.开始进行数据测量。
（三）实验内容：1、测量法拉第效应偏振面旋转角θ与外加磁场电流I的关系曲线2、检查角度表零位及数显表的初值是否为零。
3、打开电源，逐渐增加电流至1A，数显表示值应为二位数。
4、旋转手轮，使角度表读数增加，直到数显表读数为零，记录角度表数值，这就是法拉第效应角θ5、逐渐减小电流（注意：不能直接关闭电源，因为剩磁会影响结果），旋转手轮使数显表读数为零。
此时角度表的读数为重复误差。
6、以上过程每增加1A电流，重复测量三次，求平均，减小误差。
7、测量法拉第效应偏振面旋转角θ和波长的关系曲线测量过程基本通上，在电流不变的基础上，每更改一次鼓轮读数，重复测量三次，求平均。
8、检验实验精度，计算电子荷质比。
通过实验所测各曲线或近线性范围内，选择α、β、λ和值（取三组数据），由计算值，比较测得值与经典（库仑/千克）值，求出本实验的相对误差，并分析误差来源。
9、测样品介质色散与波长λ的关系曲线方法：由光源、单色仪产生单色光，将三棱镜样品放置在分光计上，用最小偏向角法测出入射光波长和最小倍角的对应关系。
然后利用公式：推导出：根据公式求出λ－－的对应关系。
式中：n为样品折射率β为样品三棱镜顶角Q为最小偏向角（四）实验数据的处理对于每个给定的条件，重复测量3次，结果求平均。
将数据输入Excel 绘制出平滑曲线图。
1、旋转角θ与外加磁场电流I的关系原始数据测量条件为狭缝宽度：1.500mm鼓轮读数2.000mm表1－10－2电流角度表读数重复误差平均读数平均重复误差1A2A3A4A注：测量条件为狭缝宽度：1.500mm鼓轮读数2.000mm2、旋转角θ与外加磁场电流I的关系原始数据测量条件为狭缝宽度：0.500mm鼓轮读数3.000mm表1－10－3电流角度表读数重复误差平均读数平均重复误差1A2A3A4A注：测量条件为狭缝宽度：0.500mm鼓轮读数3.000mm3、旋转角θ和波长的关系原始数据表1－10－4注意事项1、磁极间距要固定好，使刚好能放下样品又不使样品受压力。
2、施加或撤除磁化电流时，应先将电源输出电位器逆时针旋回到零，以防止接通或切断电源时磁体电流的突变。
3、为了保证能重复测得磁感应强度及与之相应的磁体激磁电流的数据，磁体电流应从零上升到正向最大值，否则要进行消磁。
4、测量过程中，不能直接关闭直流恒流电源，要逐渐减小电流直到为零。
5、必须使用交流稳压净化电源，电压的波动和浪涌对数值表和光源入射光强产生影响，测量存在误差，使使数值表的读数不准确。
6、关启单色仪入射狭缝时，切勿过零。
7、数据表显示溢出，可关小单色仪入射狭缝或调整放大倍数。
8、数显表未与主机相之前切勿接通电源，以免烧坏仪器。
思考题：1.误差主要来源是什么？如何改进？2.利用法拉第效应设计一个单向通光阀。