基于DIS的通电螺线管内部磁场的研究

螺线管内磁场的测量实验报告(一)实验报告：螺线管内磁场的测量研究背景螺线管是一种产生磁场的装置，广泛应用于实验室和工业领域。

为了深入了解螺线管内部的磁场分布情况，需要进行测量实验。

实验目的本次实验的目的是测量螺线管内磁场的分布情况，掌握螺线管的基本特性，提高实验操作能力。

实验原理螺线管内部的磁场分布可以通过霍尔元件进行测量。

将霍尔元件放置在螺线管内部，测量不同位置的磁场强度并进行数据处理。

实验步骤1.准备实验装置，将螺线管和霍尔元件连接好。

2.打开电源，调整电流大小，使磁场强度达到预定值。

3.按照实验布置图，在不同位置上放置霍尔元件，记录磁场强度值和坐标位置。

4.对实验数据进行处理，得出螺线管内部磁场的分布情况。

实验结果通过实验，我们得到了螺线管内部磁场的分布情况数据，绘制出了磁场分布曲线图。

实验结果符合理论值，表明实验操作正确，数据可靠。

实验结论本次实验成功测量了螺线管内部的磁场分布情况，掌握了螺线管的基本特性，提高了实验操作能力。

实验注意事项1.实验时需保持安全，注意电源等设备的正确使用。

2.实验前需仔细阅读实验原理，了解实验操作流程。

3.实验过程中需要仔细记录实验数据，确保数据的准确性。

4.实验后要及时整理实验数据和材料，保持实验区的整洁。

实验难点及解决方法实验中主要难点在于对螺线管和霍尔元件的连接以及实验数据的处理。

连接不良会导致数据不准确，数据处理错误会导致结果偏差。

为了解决这些问题，我们在实验前进行设备调试，确保设备连接正常，且能够正常工作。

在实验过程中，我们仔细记录实验过程和数据，防止数据处理错误。

同时，我们也进行了多次实验，对实验结果进行检验和验证，保证数据的可靠性和准确性。

实验拓展为了进一步深入了解螺线管的特性和应用，可以进行以下拓展实验：1.对不同尺寸的螺线管进行磁场分布测量，比较不同尺寸螺线管的磁场分布情况。

2.探究螺线管的电流-磁场关系，测量不同电流下螺线管的磁场强度，绘制出电流-磁场关系曲线。

平职学院2005年度优秀论文评奖申报表关于通电螺线管内部的磁场王广云许峰平顶山工业职业技术学院467000实验证明通电螺线管的周围和内部均有磁场，并跟条形磁铁的磁场相似。

只是条形磁铁的南、北极固定不变，磁性的强弱一般也不变。

而通电螺线管的南、北极随所通电流方向的改变而改变，也就是说，通电螺线管的磁场方向跟所通电流方向的有关，他们之间的关系可用右手螺旋定则来判定。

通电螺线管的磁场强弱跟所通电流的大小有关（所通电流大，它的磁场强，反之它的磁场就弱）。

这些实验事实都不难理解，学生感觉困惑的是：“置于通电螺线管内部的小磁针N极跟置于通电螺线管外部的小磁针N极指向不同”这一实验结果。

如图（一）所示，小磁针A、B分别置于通电螺线管内部和外部，它们N极的指向相反。

对于通电螺线管内部的小磁针A来说，若按磁场的基本特性——对放入其中的小磁针有力的作用和“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的结论去分析判断，它的N极、S极应对调，即跟实验结果相反，这是为什么呢？下面就通电螺线管内部的磁场作一简单的分析：一、根据磁感线特点分析：给螺线管通入图（二）所示方向的电流时，由右手螺旋定则可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，其外部磁感线的方向是从N极到S极，内部磁感线的方向是从S极到N极，从而构成闭合曲线。

这就是说通电螺线管的内部和外部磁场方向（磁感线的方向）不同。

在通电螺线管外部，两端磁感线密集（磁场强），中间部位磁感线稀疏（磁场弱），这说明通电螺线管外部各点的磁场强弱和方向各不相同。

在通电螺线管内部轴心附近磁感线分布比较均匀、相互平行、方向一致，因此可以看作匀强磁场。

而外部则是非匀强磁场。

在通电螺线管的同一截面上内部和外部的磁场方向相反，如图（二）所示，A、B两点的磁场方向相反，C、D两点的磁场方向相反，若按“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的结论去分析判断，放在图（二）所示A、B和C、D四点的小磁极N极指向是一致的，均指向通电螺线管的S极端。

通电螺线管磁性强弱实验的探索在初中物理电流的磁场这一节中，提出通电螺线管有磁性。

通电螺线管中线圈匝数增多，磁性增强，通电螺线管中电流增大，磁性增强，在通电螺线管中插入铁芯，磁性大大增强。

课本中对此的演示实验，在理论上可以达到预期效果，但在实际操作中，由于一些主客观因素，往往难以做到预期效果。

现对此作如下探索和改进：1 对原演示实验的分析①如图1所示，原演示实验的器材。

电流表、线圈、电键、弹簧、挂码，滑动变阻器、导线。

②具体操作情况及原因分析该演示实验在具体操作过程中，很难达预期效果，弹簧并没有出现预期当中的拉长、再次拉长、又明显拉长和进一步拉长。

在大多数的操作中，出现的情况是：要么弹簧感觉不到被拉长，要么在增加线圈匝数、加大电流、插入铁芯后，挂码一下子被线圈吸住。

原因分析：（1）该实验对弹簧的弹性要求高，弹力太强或太弱均不行，而要选择弹性适当的弹簧则较困难。

（2）弹簧悬挂的高度要求很高，太高、太低均不行。

（3）改变线圈匝数时，一般只用大、小两个线圈，而两个线圈匝数差别太多。

（4）通过滑动变阻器来加大电流时，由于电流增加的不稳定，也会出现上述结果。

(5)最关键的问题是：在通电螺线管产生的磁场中，场中各点的能量密度正比于各该点磁感应强度的平方，这也就意味着：通电螺线管对挂码的吸引力，并不仅仅是随着距离的减小简单地呈常数关系的反比增加，而是呈平方比增加，从而导致一旦出现挂码被吸引、弹簧被拉长的现象后，挂码就会一下子被线圈吸住。

2 对新演示实验的探索①实验设计思路（1）针对原演示实验中存在的设计与操作的缺憾，优化设计方案，改进实验装置，提高演示实验效果。

（2）克服上述原因分析中提出的问题，利用杠杆原理，通过弹簧秤的读数变化，在固定距离下研究通电螺线管磁性强弱的变化。

（3）利用磁性“同性相斥”的原理，设计实验装置。

②仪器装置及说明（一）利用杠杆原理的实验装置如图2所示，在杠杆的左端用棉线挂一钩码，在杠杆的右端等距离处用棉线挂一弹簧秤。

实验十：用DIS研究通电螺线管的磁感应强度实验目的：测定通电螺线管内部的磁感应强度实验器材：长螺线管、直尺、导线、滑动变阻器、电源、DIS（磁传感器、数据采集器、计算机等）。

实验装置：实验步骤：1)将磁传感器接入数据采集器。

将磁传感器探管前沿置于距离螺线管中心为4cm处，点按传感器置零按钮，进行较零。

把线圈接入3V直流电源（不要接通）。

2)双击图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待变成，传感器就连接成功了。

单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”，进入实验界面。

3)接通3V直流电源（或电池组）。

4)点击“”，输入距离d为“4”，点击“记录数据”，在表格中会记录下一组实验数据。

5)将磁传感器向螺线管方向靠近，每次移动0.5cm，相应输入距离d的数值，点击“记录数据”，记录对应的磁感强度值。

直到磁传感器探管伸出到螺线管另一端，得到多组数据。

6)点击“”按钮，结束实验。

7)点击“绘图”，绘出基于实验数据的螺线管轴线上的磁感应强度分布图（图1）练习：1、用DIS 实验的磁传感器可以测定通电螺线管内的磁感应强度，当磁传感器的探测头从螺线管左端外侧逐渐伸入螺线管，直到伸出右端为止。

在图15-11-8所示的四个图像中，哪一幅图是测出的B －x 图…………………………（ ）2、实验操作中，下列哪些操作是错误的…………（ ）（A ）电源使用稳压直流电源或电池组；（B ）实验过程中，使磁传感器探管与螺线管轴线重合；（C ）当传感器的探管指向被测磁场的S 极，测量值呈负值；当传感器的探管指向被测磁场的N 极，测量值呈正值；（D ）实验采用细长形螺线管效果较好。

A B C D 图15-11-8。

1 
用DIS 研究通电螺线管的磁感应强度
摘要：磁感应强度，描述磁场强弱和方向的基本物理量。

是矢量，常用符号B 表示。

磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。

在物理学中磁场的强弱使用磁感强度来表示，磁感强度大表示磁感强。

实验理论
1．知道DIS 实验系统
2．知道磁传感器
3．知道通电螺线管内部存在磁场，理解通电螺线管内部磁场的分布特点
4．能够利用DIS 教材专用程序测量通电螺线管内部的磁感应强度
实验技能
观察
1．能识别磁传感器 2．能判断已组装好的实验装置是否合理
3．能读出磁传感器测出的磁感应强度数值
操作
2 
1．会正确调节螺线管的位置，使磁传感器处于螺线管的中心位置。

2．选择实验条目“磁感应强度的测定”，打开该软件。

3．点击“开始记录”，将磁传感器探管前沿置于螺线管端口外1cm 处，点击“传感器调零”。

4．将磁传感器探管的0刻度推入螺线管，接通稳压直流电源（或电池组），调节电源正负极，使磁传感器的读数为正值。

点击“数据记录”，记录当前的磁感强度值，软件默认此刻的距离d 为“0”。

5．将磁传感器探管推入螺线管，每次移动0.5cm ，记录对应的磁感强度值，得到多组数据。

6．点击“绘图”，绘出基于实验数据的螺线管轴线上的磁感应强度分布图显示B ～x 图线。

7．结论：通电螺线管中部近似为匀强磁场，靠近两端逐渐减弱。

3 。

测螺线管磁场实验报告研究报告实验报告研究报告一、实验目的本实验旨在通过使用螺线管产生磁场，研究磁场的基本性质，包括磁场的方向、强度和分布规律。

通过对实验数据的分析，加深对磁场概念的理解，培养实验操作技能和数据处理能力。

二、实验原理螺线管是由导线绕制而成的线圈，当导线中通以电流时，线圈会产生磁场。

根据安培环路定律，磁场强度B沿任意闭合回路的线积分等于穿过该回路所包围的电流的代数和与真空磁导率之积。

即：∮B·dl=μ₀∑I其中，B表示磁场强度，dl表示微小线段，μ₀表示真空磁导率，I表示穿过回路的电流。

三、实验步骤1.准备实验器材：螺线管、电源、电流表、电压表、导线、小磁针等。

2.将螺线管固定在支架上，连接电源和电流表，使电流从螺线管的一端流入，另一端流出。

3.调节电源电压，使电流表的读数逐渐增大，观察螺线管周围的小磁针偏转情况。

4.记录不同电流下小磁针的偏转角度和位置，绘制磁场分布图。

5.改变螺线管的匝数和电流方向，重复上述步骤，观察磁场的变化情况。

6.分析实验数据，得出磁场的方向、强度和分布规律。

四、实验结果与分析1.磁场方向：通过观察小磁针的偏转情况，可以得知磁场的方向与电流的方向有关。

当电流方向改变时，磁场方向也随之改变。

在实验中，我们发现小磁针在螺线管周围呈现出规律的排列，说明磁场方向具有一定的规律性。

2.磁场强度：通过记录不同电流下小磁针的偏转角度和位置，可以得到磁场强度与电流之间的关系。

实验数据表明，随着电流的增大，小磁针的偏转角度也逐渐增大，说明磁场强度随电流的增大而增强。

此外，我们还发现磁场强度与螺线管的匝数有关，匝数越多，磁场强度越大。

3.磁场分布规律：根据实验数据绘制的磁场分布图显示，磁场强度在螺线管内部较强，而在外部逐渐减弱。

这说明磁场主要集中在螺线管内部，具有一定的局域性。

此外，我们还发现磁场分布在垂直于螺线管轴线的平面上呈现出一定的对称性。

五、实验结论通过本次实验，我们得出以下结论：1.螺线管通电时会产生磁场，磁场方向与电流方向有关。