用冲击电流计测螺线管内磁场.ppt

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1、砚 滑 吧 追 允 邯 为 急 描 瘁 伴 躇 本 活 踌 嘎 荔 赞 斗 躲 鄙 岿 愤 冉 嘴 歉 淹 脓 攘 斥 蛋 丢 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用冲击电流计 测螺线管内磁场 兰州理工大学物理实验中心 税 申 部 浑 藻 亏 舰 洼 痪 蝎 幻 巧 伐 惑 凰 稿 结 合 趾 副 渴 蜒 状 侥 押 槛 揩 犊 拼 洽 鼻 奶 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用冲击电流计测螺线管内磁场 磁场的测量是物理实验的一个重要方 面。测量磁场的方法

2、很多，有电磁感应法 、旋光效应法、霍尔效应法等。用冲击电 流计测量磁场是电磁感应法的一种。由于 所用仪器结构简单，操作方便，并具有一 定的精度，能满足一般的测磁要求，所以 是测磁技术中的一种常用方法，通常用于 对恒定磁场的测量。其测量原理也是测量 磁通量、磁化曲线、磁性材料参数等的基 本原理。 辊 唆 粪 胺 乔 勺 凯 温 她 迅 耕 涅 金 表 低 企 杭 碳 皱 淳 蚜 嗜 漾 宋 清 鞍 仅 雍 胯 帕 纱 超 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 实验仪器实验原理 实验内容操作要点 数据处理问题思考 项目 验 缉 撂

3、葵 乙 莉 吉 雌 翟 溉 缕 琶 朗 源 疯 受 阂 痞 哨 箔 饯 混 芒 趾 僧 藩 总 仕 根 她 挪 为 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 实验仪器 待测直螺线管 标准互感器倒向开关 通用仪器 冲击电流计 桃 愉 冻 苑 料 幂 熄 婉 住 附 辕 顺 娱 奸 膨 轨 殷 典 寂 遵 汇 大 侣 辉 躇 析 沫 嫡 砚 信 椰 俗 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 冲击电流计 冲击电流计是测量电量的仪器。由于其特殊 的结构，线圈转动惯量较大，因此

4、，当电流瞬间 通过线圈时，线圈的运动状态来不及发生变化。 电流停止后，线圈才以一定的角度摆动。线圈启 动后，立即受到各种反力矩的作用，线圈的运动 速度逐渐减小，当转动到最大位置时，瞬间停止 ，然后回复到初始位置，并在初始位置附近往返 摆动数次，最终停止。设通过冲击电流计的电流 ，则流过线圈的电流为： 谊 汝 钮 陀 猫 踩 崇 遗 幂 皮 浦 韶 椰 雁 渊 前 撼 珍 啦 唾 擂 弱 欠 就 步 啮 孺 呕 耽 郧 袱 惹 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 冲击电流计特点 反射镜 线圈 冲击电流计结构示意图 金属圆盘 悬丝

5、 1、线圈转动灵活悬 丝结构。 2、线圈转动惯量大 线圈短而宽，而且下面 还悬吊着金属圆盘。 3、镜尺读数装置应 用光放大原理，提高读 数的准确度。 倪 寝 头 刷 窜 恬 末 咙 眺 薄 导 蕉 您 真 食 谍 悦 翱 舍 少 羌 戌 拷 贤 污 吉 啃 即 剂 惦 贱 仅 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 镜尺装置 光源变压器 照明灯 冲击电流计读数装置 奠 灾 桨 研 笨 馅 罐 阶 不 屋 飞 兽 禹 硼 努 诺 辛 谢 漂 苛 箔 休 钠 雇 芬 割 活 恒 蹈 艘 伞 主 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管

6、内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 冲击电流计读数装置 读数系统调整 照明系统调整 腑 隐 音 岔 症 肃 劫 沛 捡 吼 除 隶 兵 数 弛 妥 淤 擂 部 究 蜕 呐 杭 硝 糙 顾 吭 频 遂 狰 恭 屠 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 冲击电流计的读数系统为镜尺装置，线圈 的悬丝上附有反射镜，镜尺装置处的灯光经450 分光镜反射照射到线圈的反射镜上，经反射镜 反射，射向读数标尺，在标尺上可看到中间有 一条黑线（读数准线）的光标。当线圈摆动时 ，带动反射镜偏转，则光标在标尺上移动。光 标的

7、最大偏格数与线圈最大偏角称正比。即通 过线圈的电量q与光标最大偏格数n成正比. 为电流计冲击常数，与电流计 结构及外电路总电阻有关。 式中 嘎 渡 料 询 识 席 刨 荫 刀 诣 曲 嗅 康 勃 凛 羔 骑 朱 乒 凝 顺 于 标 蚜 畸 错 课 雀 莆 倍 伶 廷 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 待测直螺线管由较粗的漆包线绕制 而成，电阻很小。螺线管长度L、线圈匝 数N1、直径d1 已知；在螺线管外套有同轴 探测线圈，由细漆包线绕制，电阻较大 。匝数N2已知。在联接电路时切记不要 将两个线圈位置接错，否则会损坏冲击 电流

8、计。 待测直螺线管各参数：L、d1、N1、 N2 值标注在直螺线管的铭牌上，实验时 须记录。 待测直螺线管 房 蔬 膳 套 船 翔 齿 铜 虱 隙 绞 逆 溶 抵 朝 欧 词 董 妻 就 皖 扬 埠 料 奏 帐 谆 早 续 病 函 名 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 待测螺线管 螺线管 接线端 探测线圈 探测线圈 接线端 螺线管 长度标尺 转动手柄 探测线圈 位置指针 实验装置 险 畜 靴 镑 陨 铅 娶 迪 千 伞 浙 正 唱 稻 民 苔 鄂 寅 橇 券 幕 择 沟 喘 幢 照 钧 专 深 戌 糟 隶 用 冲 击 电 流

9、 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 标准互感器互感系数确定，在实验中 用于电流计的冲击常数定标。标有H1 、 K1的一对端子为初级线圈；标有H2、K2 的一对端子为次级线圈，链接线路时须 注意。 本实验中所用的互感器互感系数M 为0.001H。 标准互感器 疆 盏 卿 恋 白 虾 检 省 鹏 闺 理 按 君 缔 绥 刻 禽 逗 机 维 拜 搪 露 件 宜 砾 竹 币 典 亿 情 藕 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 次级线圈接 线柱H2、K2 初级线圈接 线柱H1、K1 互感

10、器装置 缅 寨 超 剑 簧 榴 觅 训 端 抓 婴 惹 膘 盎 骑 卉 睁 哼 据 垒 换 喧 惩 弯 啮 沈 旨 八 狄 春 处 绿 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 倒向开关 1 2 a b 双刀双掷开关 将双刀双掷开关固定接线柱间交叉接线 ，则构成倒向开关，当双达倒向右侧，1与 a相连；倒向左侧，1与b相连，实现了电 流的倒向。 横 霄 眨 炮 奔 按 表 陀 玛 速 蠢 煎 妥 盂 曝 悲 坝 汝 婆 圈 拉 哟 戴 牛 只 元 俩 瞒 喀 堵 调 彩 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击

11、电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 通用仪器 直流稳压电源直流毫安表 电阻箱 开关 滑线变阻器 相关内容清看变阻器特性 实验课件。 矮 氢 扫 惑 腆 撑 吵 哨 俱 型 钠 姬 广 龚 负 霹 埋 区 矾 说 矢 承 赖 堵 焉 义 展 蜜 幸 蛮 汛 仕 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 直流电流（励磁电流）I1通过直螺线管， 在螺线管内建立起恒定磁场；当励磁电流瞬 间发生突变（例如由I 变为I、或变为0 ）时，螺线管内的磁场也发生突变（由+B 至-B，或至0）。变化的磁场在探测线圈内 产生感生电动势。由于探测线圈与

12、电阻箱R2 、标准互感器次级线圈、冲击电流计线圈组 成闭合回路，则有电流流流过探测线圈，在 电流计中有电量q，使电流计线圈发生偏转 ，相应在标尺上看到光标移动n格。 实验原理 钦 赊 觅 洽 暇 靡 冗 士 篙 悄 俯 侯 那 架 橇 缸 津 貉 砷 澳 跌 蔬 掀 弹 哄 羡 篇 蜗 柬 胆 机 朗 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 设R 为探测线圈回路的总阻值，励磁电 流由I 变为I，螺线管内的磁感应强度由 B变为B，则 式中：R 为探测线圈回路的总阻值 Cb 为冲击电流计冲击常数 n 为光标在标尺上移动的最大偏格数 N

13、 为螺线管的匝数（实际值为N1） S 为螺线管的截面积 d1 为螺线管的直径 （1 ） 出 风 腊 松 傻 购 霖 爆 话 掘 刨 胺 磋 疙 慎 吵 牡 启 概 酮 泵 卓 椅 层 息 鞋 窃 酉 愈 赊 拄 箱 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 一、冲击常数标定 当电路中接入标准互感器时并通以电 流，根据同样的原理，冲击电流计的线圈 内也会有电量，标尺上同样可看到光标的 移动，由次可得到冲击常数Cb 为 实验内容 互感系数 初级线圈中的电流 与电流相应的光标最大偏格数 次级线圈回路总阻值 （2 ） 闽 饿 席 旨 欲 肾

14、 昼 踪 蚊 邵 漆 乓 蔬 瞧 焕 棵 贝 泪 乘 述 酱 稗 耻 脚 昂 绅 傀 秧 聚 涵 浦 罢 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 二、测量螺线管内的磁场分布 直螺线管内的磁场是均匀分布的，而螺 线管外的磁感应强度近似为零。对于有限长 直螺线管，在边缘处磁感应强度明显下降。 通过实验测量螺线管的磁场分布情况，绘制 磁场分布曲线。 在已标定冲击常数后，由（1）、（2）两 式可得到螺线管内的磁感应强度为 （3） 单 蔚 爱 贼 篮 巡 揉 寇 讼 佰 贷 塞 姬 赘 唯 诞 坪 疙 宛 宿 戴 探 啼 哟 啤 炙 冶 前

15、 岭 愈 弟 盗 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 直螺线管内磁场的分布曲线具有下面的形状 0 实际测量时，以螺线管中心为0点 ，测到一侧的边缘外，绘图时根据对称 关系，作出完整的分布曲线。 滇 攘 轮 羽 忻 拇 壕 官 逢 髓 瘁 慌 圣 岿 真 奈 下 钉 从 汀 传 上 逝 垣 沤 温 彰 甘 蓝 巳 氟 鸳 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 操作要点 按照电路原理图连接电路，注 意电源极性和电表极性的配合。 12 呛 溢 浇 瓶 随 宦 鼠 粒

16、匠 竣 逃 抓 咀 妓 酚 界 匪 愁 呜 变 叹 缔 宋 迪 范 心 贰 窑 豁 胯 转 弹 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 电路中各元件的作用： G 冲击电流计 A 毫安表，量程500mA、250mA M 标准互感器（为电流计定标） K1 倒向开关（双刀双掷），改变电流方向 K2 单刀双掷开关，切换标准互感和螺线管 K3 单刀单掷开关，电流计短路电键 R1 滑线变阻器，限流作用，调节电流 R2 电阻箱，电流计的外临界电阻 遥 栗 荡 棉 扁 伞 彪 袒 倒 枯 之 湃 垫 沈 铱 携 缸 奢 住 掷 蝎 几 檀 口 钠

17、 击 聘 充 摸 吻 欺 箱 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 1、标定Cb K1合向任意端，K2合向“1”端，K3打开。接通 电源，调节R1使电路中的电流 ， 反 复切换K1改变电流 的方向（由 或相反），记录光标偏转的格数 。共测量6次 。为消除因电流计线圈力矩不对称引起的误差， 每次测量都应使光标左右各偏转一次，记录数据 。所得数据求和取平均值 。 2、测定直螺线管内的磁场分布 K2 合向“2”端，电流改变为 ， 按上 述方法测量，在 处 测量6次，其 它各点 测量1次（均应左右各测1次）。 蚁 刑 锭 棘 沪 疡 屑

18、 跳 剑 咎 滨 曲 闽 二 怪 伪 稼 径 砾 滤 嘲 上 蓝 圆 伙 苍 嚎 它 羽 止 跃 忆 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 注意 倒向开关切换时，应从一侧立即倒向另一 侧，中间不能停顿，否则电流 就不是由 （ 或相反），而是由 或 。 当光标偏转格数最大时立即记录。 当光标返回接近“0”点使，短路开关 K3闭合，使光标停下，不要让它越过平衡点 来回摆动。 记录数据注意有效数字位数 监 糯 酝 钠 契 掘 韩 乒 包 饲 玫 轧 掌 街 殖 脐 祸 峰 酸 喉 监 茁 朱 屉 汇 壶 忍 俯 卧 谎 碟 撩 用 冲

19、 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 数据处理 一、根据所测数据作Bx图线 由于B正比于偏格数n，可作nx图线 。用坐标纸作图，由图上确定n0及n/2 值. 0 截 锹 皂 凭 挑 愁 挂 爆 擞 汗 折 额 霜 织 犁 拭 冠 懊 沽 彝 爹 稿 酒 曳 寞 汹 税 铃 犁 薯 仪 喳 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 数据记录表格 1、冲击电流计定标 次数(i )123456平均 / / 2、螺线管磁场分布测定 次数（i ） 123456平均 / / 候 废 氟

20、 吱 遁 庚 漏 蕊 拆 驶 束 跳 炽 啃 垢 晕 成 斩 亭 选 硷 针 犹 录 量 技 洪 慰 豆 牢 铺 痒 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 (2)移动探测线圈螺线管磁场分布 2.04.06.08.09.010.011.011.512.012.5 次 数123456 平均 / / 弯 裕 蹬 矗 拜 纂 傍 臂 躬 馋 众 妇 售 程 闪 琉 注 帛 剖 郸 富 悔 哮 级 戈 固 岿 脂 淖 疽 驾 苦 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 二、计

21、算螺线管中点及边缘处的B 值并与理论值进行比较 由图线上取得的n0及n/2值，用公式（3 ）计算B0及Bl/2值。 与理论值比较： 吭 抖 馅 虹 哆 寂 靠 爵 令 蝴 望 瞥 钎 霹 负 唾 服 寒 槛 俗 枝 敢 送 牲 孪 及 询 朗 作 社 晨 鹏 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 三、计算不确定度 计算螺线管中点及边缘处的磁感应强度 的不确定度，给出最后结果。 稿 芹 倪 恿 孰 础 朗 录 逛 筛 驭 帅 方 胀 衰 孺 惫 能 蟹 宛 和 挣 采 箭 荒 骗 无 卑 惭 链 倘 授 用 冲 击 电 流 计 测

22、 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 问题思考 n 怎样应用冲击电流计和电容的 充放电测量高电阻？清你设计一个 实验电路。 睹 汁 疹 芒 阻 兹 搓 扮 做 芳 梦 酌 估 墙 弦 达 锌 歪 虏 碧 哉 蝶 守 埠 冕 硅 鼓 掂 孔 载 贡 柑 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 这 菲 泊 埔 滇 搬 韦 毛 勒 勉 终 危 琼 独 基 幂 目 渠 焊 痈 造 悲 跺 所 靡 居 扬 漳 毡 泄 狈 钩 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场 用 冲 击 电 流 计 测 螺 线 管 内 磁 场