利用电磁感应法测交变磁场参考实验报告

《利用电磁感应法测交变磁场》参考实验报告

实验目的

1．了解用电磁感应法测交变磁场的原理和一般方法。

2．测量载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的轴向上的磁场分布。

3．研究双线圈逆接时，磁场轴向分布情况。

实验仪器

FB201-Ⅰ型交变磁场实验仪，FB201-Ⅱ型交变磁场测试仪。

实验步骤

1．测量圆电流线圈轴线上磁场的分布。接好电路，调节交变磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为Ｉ＝0.400Ａ，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔10.0 mm 测一 个Ｕ值，测量过程中保持励磁电流值不变，并保证探测线圈法线方向与圆电流线圈轴线D 的夹角为00。

2．测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布。把交变磁场实验仪的两组线圈串联，接到交变磁场测试仪的输出端钮。调节交变磁场测试仪的输出功率，使励磁电流有效值为Ｉ＝0.400Ａ。以两个圆线圈轴线上的中心点为坐标原点，每隔10.0mm 测一个Ｕ值。

3．双线圈逆接，测量磁场轴向分布情况。把交变磁场实验仪的两组线圈同名端串联起来，另一对同名端接到交变磁场测试仪的输出端钮。调节交变磁场测试仪的输出功率，使励磁电流有效值为Ｉ＝0.400Ａ。以两个圆线圈轴线上的中心点为坐标原点，每隔10.0mm 测一个Ｕ值。

实验数据记录及处理

磁感应强度的最大值

max max B NS NS εωω

== 其中U 为测量的电压有效值，Ｎ为探测线圈的匝数，Ｓ为该线圈的截面积，ω为励磁电流的圆频率。本实验中N = 800匝的线圈，ω和励磁电流的频率f 的关系为2 f ωπ=，实验中f 为50赫兹。将数据代入可得

30.103(10)m B U T -=

U 的单位为mV 。

1．圆电流线圈轴线上磁场分布的测量数据记录与处理。

实验参数：励磁电流有效值I =400mA ，频率f =50Hz

2．亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布的测量数据记录与处理。

实验参数：励磁电流有效值I =400mA ，频率f =50Hz

3．双线圈逆接，测量磁场轴向分布的测量数据记录与处理。实验参数：励磁电流有效值I=400mA，频率f=50Hz

利用描点法作图：

图1 圆电流线圈轴线上磁场分布

020406080100120

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

B m (10-3T )X (mm)

图2 亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布

X (mm)

图3 双线圈逆接，测量磁场轴向分布

-120-100-80-60-40-20020406080100120

X (mm)

实验结论

1、圆电流线圈轴线上磁场分布情况：随距离中心的距离的增加磁感应强度逐渐减小。

2、亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布情况：在亥姆霍兹线圈内部磁场在轴线上基本均匀，

在亥姆霍兹线圈外部磁感应强度逐渐减小。并且磁场关于中心对称镜像分布。

3、双线圈逆接，测量磁场轴向分布情况：中心处磁感应强度为零，由中心向两侧磁感

应强度逐渐增加，在两线圈圆心附近达到最大值。两侧磁场以中心对称镜像分布。

实验中的注意问题

1、不要带电接线，中间改变电路时，一定要先关闭电源，再连接电路。

2、实验完成后要整理实验仪器，先关闭电源，再将电线拆下，捋好后放在实验仪器的右侧。

3、作图要使用铅笔，先描点，描点要清晰，然后使用平滑曲线连接各点。

思考题

1、实验的原理是什么？法拉第电磁感应原理

2、对探测线圈的要求是什么？线圈面积要大小合适，太大无法反映各点磁场的情况，

太小则感应电压小，不利于测量。

3、感应法测磁场为什么不用一般的电压表？因为被测量的电压是交流毫伏量级。

4、亥姆霍兹线圈是怎样组成的？

5、是否能利用本方法测量稳恒磁场？不能，因为根据法拉第电磁感应原理静止探测线

圈在稳恒磁场中感应电动势为零。但可以利用霍尔效应原理测量。