文档介绍：测量磁场分布摘要:本文通过测量载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的轴向上的磁场分布,了解电磁感应法测量磁场的原理和一般方法,并对场强叠加原理加以验证。关键字:圆线圈亥姆霍兹线圈双线圈磁场分布电磁感应法引言:在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量,测量磁场的方法不少,如冲击电流计法、霍耳效应法、核磁共振法、天平法、电磁感应法等等。本实验介绍电磁感应法测磁场的方法,它具有测量原理简单、测量方法简便及测试灵敏度较高等优点。实验目的:。。,验证磁场叠加原理。。原理简述:(通过圆心并与线圈平面垂直的直线)上磁场情况如图1。根据毕奥萨伐尔定律,轴线上某点的磁感应强度B为:式中为真空磁导率:N为圆线圈的匝数,式中I为通过线圈的电流强度,N为线圈匝数,R为线圈平均半径,x为圆心到该点的距离。。总磁场的磁感应强度等于各个运动电荷或载流线段产生的磁场的磁感应强度的矢量和,这个结论称为磁场的叠加原理。两个尺寸结构完全相同圆线圈彼此平行且共轴,通以方向一致,大小相同的电流,其中一个固定,另一个可沿其共轴平行移动。若O点为两线圈轴线中点,则两线圈在P点产生的磁感应强度方向沿轴线向右。根据毕奥—萨伐尔定律和场强叠加原理,可求得轴线上P点的磁感应强度大小为:式中N为圆线圈的匝数,R为内外平均半径,a为两线圈间距。由上式可以看出,磁场分布与两线圈距离a有关。由于对称性,场强在O点的切线一定是水平的,即在x=0处。而使O点附近场强最均匀的条件是,即a=R。这种间距等于半径的一对尺寸结构完全相同的圆线圈叫做亥姆霍兹线圈。当两线圈距离a与半径R相差越远时,磁场分布越不均匀:当a<R时,B在O点处有极小值;当a>R时,B在O点处有极大值。(如图2所示)(由通交变电流的线圈产生):,磁场中一探测线圈的磁通量为:Φ=NSBmcosθsinωt,式中:N为探测线圈的匝数,S为该线圈的截面积,θ为与线圈法线夹角。则线圈产生的感应电动势为:式中是线圈法线和磁场成角时,感应电动势的幅值。当时,,这时的感应电动势的幅值最大。如果用数字万用表测量此时线圈的电动势示值(有效值)为=,则:=实验仪器:交流信号发生器,数字万用表,亥姆霍兹线圈轴线圈磁场测试仪,感应线圈,开关,导线等。实验内容与步骤:(a=R/2时)(1)按电路图1连接电路,其中线圈L为固定线圈A,注意使原线圈与感应线圈共轴。(2)调节交变信号发生器的输出功率f和输出电压U0记录电流表示数I。以线圈A中心为坐标原点,沿轴线方向分别向左右两侧移动感应线圈,,一共测量二十左右组数据。(3)利用公式计算出磁感应强度的测量值,利用公式计算出磁感应强度的理论值。(4)将线圈B替代线圈A连入电路中,再重复步骤(2)(3),注意所选坐标系及通入电路中的电流仍保持不变。(a=R/2时)(1)按电路图2连接电路,令两线圈串连,流过的电流方向一致,其中两线圈间距离为,注意使原线圈与感应线圈共轴。(2)重复1中步骤(2),注意保持坐标系与电路中的电流不变。(3)利用公式计算出磁感应强度的测量值,利用公式计算出磁感应强度的理论值。(a=R及a=2R时)将两线圈间距分别调整为R与2R,分别重复上述1、2两过程,得出这两种情况下单线圈与双线圈轴线上磁感应强度的测量值与理论值。,分别将双线圈间距为a=R/2、a=R、a=2R不同的三种情况所测得的双线圈轴线上磁感应强度测量值与理论值做出图像,并验证磁场叠加原理(即载流双线圈轴线上任一点磁感应强度是两个载流单线圈在该点上产生磁感应强度之和:BA+BB。数据记录及处理:基础数据:线圈内电流:I0=;频率:f=160Hz;感应线圈平均直径:d=(得感应线圈面积:S=×10-4cm2);感应线圈匝数:N感=1500;单线圈匝数:N测=365;单线圈半径:R=。计算公式:磁感应强度测量值:单线圈磁A感应强度理论值:单线圈磁B感应强度理论值:双线圈磁感应强度理论值:两单线圈磁感应强度叠加值:B(A+B,N)=B(A,N)+B(B,N)=R时单线圈及双线圈轴线上磁场分布的测量数据记录表1a=R时单线圈及双线圈轴线上磁场分布的测量数据记录N12345678X/cm----