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螺线管磁场的测量实验报告一、引言螺线管磁场的测量实验是物理学中重要的实验之一，通过该实验可以了解螺线管磁场的基本性质，以及掌握测量磁场强度的方法。
本文将详细介绍螺线管磁场的测量实验过程和结果分析。
二、实验原理1. 螺线管磁场螺线管是由导体绕成的一种电器元件，具有产生磁场的特性。
当通过螺线管中通电时，会产生一个沿轴向方向的磁场，其大小与电流强度、导线圈数和导线半径等因素有关。
2. 磁场测量方法常用的测量磁场强度的方法包括霍尔效应法、法拉第电流法和平衡法等。
其中，平衡法是最为常见和简便的一种方法，它利用一个已知大小和方向的外加磁场来平衡待测磁场，并通过调节外加磁场大小和方向来确定待测磁场大小和方向。
三、实验步骤1. 实验器材准备：螺线管、直流电源、万用表、直角坐标仪等。
2. 搭建实验装置：将螺线管固定在直角坐标仪上，使其轴线与坐标轴垂直，并接通直流电源，调节电流大小为一定值。
3. 测量外加磁场大小和方向：将万用表调至磁场测量档位，用其测量外加磁场的大小和方向。
4. 调节外加磁场：通过调节外加磁场的大小和方向，使待测磁场与外加磁场平衡。
5. 测量待测磁场强度：通过记录外加磁场的大小和方向以及调节次数等信息，计算出待测磁场的强度。
四、实验结果分析1. 实验数据处理根据实验步骤所得到的数据，可以计算出待测磁场的强度。
在计算过程中需要注意单位换算和误差分析等问题。
2. 实验误差分析由于实验中存在各种因素的影响，如仪器精度、环境温度、电源稳定性等因素都会对实验结果产生一定影响。
因此，在进行数据处理时需要进行误差分析，并采取相应措施减小误差。
3. 结果讨论根据实验结果分析，可以得出螺线管磁场的强度与电流强度成正比，与导线圈数成正比，与导线半径的平方成反比。
此外，还可以讨论螺线管磁场的方向性和分布等问题。
五、实验结论通过本次实验，我们成功地测量了螺线管磁场的强度，并掌握了测量磁场强度的方法。
同时，还深入了解了螺线管磁场的基本性质和特点。
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。
实验题目：测量螺线管的磁场实验目的：学习测量交变磁场的一种方法,加深理解磁场的一些特性及电磁感应定律.实验原理：1、有限长载流直螺线管的磁场长为2l,匝数为N的单层密绕的直螺线管产生的磁场.当导线中流过电流I时,由毕奥-萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P的磁感应强度为(1式中为单位长度上的线圈匝数,R为螺线管半径,x为P点到螺线管中心处的距离.由曲线显示,在螺线管内部磁场近于均匀,只在端点附近磁感应强度才显著下降.当l>>R时,与场点的坐标x无关,而在螺线管两端为内部B值的一半.无限长密绕直螺线管是实验室中经常使用到的产生均匀磁场的理想装置.2、测线圈法测量磁场本实验采用探测线圈法测量直螺线管中产生的交变磁场.图6.3.2-2是实验装置的示意图.当螺线管A中通过一个低频的交流电流时,在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场(2其中CP是比例常数.把探测圈A1放在螺线管线圈内部或附近,在A1中将产生感生电动势.探测线圈的尺寸比1较小,匝数比较少.若其截面积为S,匝数为N1,线圈平面的发线与磁场方向的夹角为θ,则穿过线圈的磁通链数为(3根据法拉第定律,线圈中的感生电动势为(4通常测量的是电压的有效值.设E(t有效值为V,B(t有效值为B,则有(5由此得出磁感应强度(6其中r1是探测线圈的半径,f是交变电源的频率.在测量过程中如始终保持A和A1在同一轴线上,此时,则螺线管中的磁感应强度为(7在实验装置中,在待测螺线管回路中串接毫安计用于测量螺线管导线中交变电流的有效值.在探测线圈A1两端连接数字毫安计用于测量A1种感生电动势的有效值.实验数据:2R=32.5mm 2L=30.00cm N=3893匝2r=21.00mm N1=335匝探测线圈的感生电动势与螺线管电流的V-I曲线I /mA1520253035404550 V /mV (f=1500Hz289382485581680779875970 V /mV (f=750Hz130175220270318363410458 V /mV (f=375Hz5078101124150173197220 x=0.0cmf /Hz I /mA I*f V /mV1500 12.5 18750 103750 25.0 18750 105375 50.0 18750 105x=L=15.0cm测量值螺线管上的磁场分布x /cm0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 V /mV10011004100210011000999990988986x /cm9.0 10.0 11.0 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 V /mV987980971948930902856783663x /cm15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 f=1500HzV /mV5103582501751289880观察互感现象f /Hz x /cm I /mA V /mVA接信号发生器1000 7.5 45 549A1接信号发生器1000 7.5 45 510数据分析及处理:1探测线圈的感生电动势与螺线管中的磁感应强度B与电流I的关系:(2改装后的电路图(3做出实验数据的V-I曲线,得:容易发现,上面的图像可以高度拟合为一条过原点的直线,顾客认为U正比于I,即U=kI,且其斜率同样与频率f存在正比关系(k1500=19.55=2.08k750=4.05k375,k750=1.95k375,故可认为U正比于I与f的乘积,即(4观察第二组数据,其中V和f*I均可认为是不变量,这一结果更验证了上述结论.(5(1(7以B1表示有(1式算出的理论值,B7表示由(7式算出的实验值.(1 x=0,f=750Hz,I=25.0mA, V=220mV:B1=0.000405TB7=0.000402T(2 x=l5cm,f=750Hz, I=25.0mA, V=105mV:B1=0.000204TB7=0.000192T(3 结果分析：由上述结果可以看到理论值B1之与实验值B7的差别不大,且,符合理论的预言,但在x=15cm时B1与B7的差别稍大,这主要是因为实验中的各种误差,如探测线圈与螺线管的互感,探测线圈略为偏离了螺线管的中心轴等因素造成的.2 测量值螺线管上的磁场分布(3有实验数据做出V(x - x曲线:L该曲线的形状与螺线管中的磁场分布理论图形基本一致,且在公式中,V与B成正比关系,故可认为该曲线既是在纵轴拉伸过的B(x – x曲线.可以由图形看出:曲线在一定误差内可以认为是单调递减的,即距离螺线管中心越远,磁场越弱.在x<10时,曲线基本保持水平,即是说明在螺线管内部,靠近中心的部分磁场基本均匀.在10 时 , 曲线呈凸形下降 , 并在 x=L 处基本降至 x=0 处的 1 半 . 这说明在螺线管的边缘部分 , 磁场的空间分布不再均匀 .在x>L=15时,曲线呈凹形下降,并在无穷远处趋于零.即,在螺线管外部依然存在不均匀的磁场,且其强度随距离递减.(4,原因在于,且,该值在误差范围内符合理论预言.3 观察互感现象取x=7.5cm,f=1000Hz,I=45.0mA ,V=549mV,反接后V=510mV.两次测量的V值基本相同.由电磁感应定律,在互感现象中,电压比等于匝数比,电流比等于匝数的反比,从而两次测量的电压相等.思考题：用探测线圈法测量磁场时,为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电而不能通过高频交流电？答：螺线管可以看成是一个电感,如果用高频的交流电,会使得感抗很大,影响电流及电压的测量.。
螺线管内磁场的测量实验报告引言螺线管是一种常见的电磁设备，广泛应用于电磁学、物理学和工程学等多个领域。
测量螺线管内部磁场的分布和特性对于优化螺线管设计和应用具有重要意义。
本实验旨在通过测量螺线管内部磁场分布的实验，探究螺线管的特性和应用。
实验目的1.测量螺线管内磁场的分布，探究螺线管的磁场特性。
2.了解螺线管内磁场与电流和线圈结构的关系。
3.探索螺线管的应用前景和优化设计方向。
实验步骤实验器材准备1.螺线管实验装置2.磁场测量仪器（例如磁力计）3.直流电源实验操作1.搭建螺线管实验装置，确保装置稳固可靠。
2.连接磁场测量仪器到螺线管上，调节仪器到合适的量程。
3.设置直流电源的电流大小，并接入螺线管。
4.在不同电流下，测量螺线管内磁场的分布情况，记录数据。
实验结果与分析螺线管内部磁场的分布情况通过实验测量，得到了螺线管在不同电流下的内部磁场分布情况。
以下是一组典型的实验结果数据：•电流1A时，螺线管内部磁场分布如下：1.距离螺线管中心10cm处的磁场强度为0.5T；2.距离螺线管中心20cm处的磁场强度为0.3T；3.距离螺线管中心30cm处的磁场强度为0.2T。
•电流2A时，螺线管内部磁场分布如下：1.距离螺线管中心10cm处的磁场强度为1.0T；2.距离螺线管中心20cm处的磁场强度为0.6T；3.距离螺线管中心30cm处的磁场强度为0.4T。
螺线管内部磁场与电流的关系从实验结果可以看出，随着电流的增加，螺线管内部磁场的强度也随之增加。
这是因为电流通过螺线管产生了磁场，而磁场的强度与电流成正比。
螺线管内部磁场与线圈结构的关系通过多次实验可以观察到，螺线管的线圈结构对内部磁场分布有着重要影响。
线圈的半径、匝数以及线圈间距等参数会直接影响螺线管内部磁场的分布情况。
进一步的实验可以探究各个参数对磁场分布的具体影响。
螺线管的应用前景和优化设计方向螺线管由于其产生强磁场的特性，在许多领域具有广泛的应用前景。
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。
电子荷质比的测量胡洋洋电子荷质比的测量———实验简介带电粒子的电荷量与质量的比值,称为荷质比;荷质比是带电粒子的基本参量之一,是研究物质结构的基础;目前测得的电子荷质比的数值为;带电粒子在磁场中受电场力的作用,在磁场中受磁场力的作用,带电粒子的运动状态将发生变化;这种现象的发现,为科学实验及工程技术带来了极大的应用价值;受电场力或磁场力的作用,带电粒子可以聚焦,形成细束流,这是示波管和显像管的工作基础;利用带电粒子在磁场和电场中的受力聚焦而形成的电透镜或磁透镜,是构成电子显微镜的基层本组件;带电粒子受力加速或改变运动方向,这又是直线加速器或回旋加速器的工作原理;此类电磁元件和仪器设备极大地丰富了科学研究和工程技术的方法和手段,推动了科学技术的发展;实验原理磁聚焦法测定电子荷质比1．带电粒子在均匀磁场中的运动：a．设电子e在均匀磁场中以匀速V运动;当时,则在洛仑兹力f作用下作圆周运动,运动半径为R,由1得2如果条件不变,电子将周而复始地作圆周运动;可得出电子在这时的运动周期T：3由此可见：T只与磁场B相关而与速度V无关;这个结论说明：当若干电子在均匀磁场中各以不同速度同时从某处出发时,只要这些速度都是与磁场B垂直,那么在经历了不同圆周运动,会同时在原出发地相聚;不同的只是圆周的大小不同,速度大的电子运动半径大,速度小的电子运动半径小图1;图1 v垂直于B 图2 v与B成角b．若电子的速度V与磁场B成任一角度：我们可以把V分解为平行于磁场B的分量和垂直于B的分量；这时电子的真实运动是这两种运动的合成：电子以作垂直于磁场B的圆周运动的同时,以作沿磁场方向的匀速直线运动;从图2可看出这时电子在一条螺旋线上运动;可以计算这条螺旋线的螺距：由式3得4由此可见,只要电子速度分量大小相等则其运动的螺距就相同;这个重要结论说明如果在一个均匀磁场中有一个电子源不断地向外提供电子,那么不论这些电子具有怎样的初始速度方向,他们都沿磁场方向作不同的螺旋线运动,而只要保持它们沿磁场方向的速度分量相等,它们就具有相同的由式4决定的螺距;这就是说,在沿磁场方向上和电子源相距处,电子要聚集在一起,这就是电子的旋进磁聚焦现象;至于时,则磁场对电子的运动和聚焦均不产生影响;2．利用示波管测定电子的荷质比把示波管的轴线方向沿均匀磁场B的方向放置,在阴极K和阳极之间加以电压,使阴极发出的电子加速;设热电子脱离阴极K后沿磁场方向的速度为零;经阴极K与阳极之间的电场加速后,速度为;这时电子动能增量为;由能量守恒定律可知,电子动能的增加应等于电场力对它做的功;如果第一阳极与阴极K间的电位差为和接在一起,则此功应为：,有5只要电压确定,电子沿磁场的速度分量是确定的;而且电子经过第一阳极后,由于第二阳极和两对偏转都与同电位,因此电子将不再受电场力的作用,电子沿磁场方向的速度分量将不再改变;把5式代入4式有6可以看到是B和的函数;调节和B的大小,可以使电子束在磁场的方向上任意位置聚焦;当正好等于示波管阳极和荧光屏之间的距离d时,可以在荧光屏上看到一个很小的亮点;若B 值增大到2倍或3倍时,会使或,相应地在荧光屏上将看到第二次、第三次聚焦;当不等于这些值时,只能看到较大的不等的光斑而不会聚焦;由式6有7将和B之值代入上式可得电子的荷质比;对于SJ-SS-I型电子束实验仪来说,B是螺线管中磁场的平均值,与电流I的关系可表示为：8K为每台仪器常数,由一起给定;对于SJ-SS-II型电子束实验来说,B可取螺线管中部的磁场值;当位于螺线管中心时,令,可得9令,则10代入7式得出11式中D是螺线管的直径,L是螺线管的长度,N是螺线管的匝数,d是示波管的阳极到荧光屏之间的距离;实验目的1.研究磁场几乎平行于电子束情况下电子的运动;2.用磁聚焦法测定电子荷质比;实验仪器电子荷质比的测量———实验仪器电子束实验仪电子束实验仪显示屏电流表、电压表实验内容用电子实验仪测荷质比1按图9所示方法连接导线,则机内示波管电路如图10所示;此时第一阳极、第二阳极、水平偏转板和垂直偏转板均连接在一起,它们的电位均为;励磁电源提供磁聚焦线圈所需的励磁电流,产生与示波管轴线平行的磁场,使电子作螺旋线运动;图9 正向聚焦面板接线图2将仪器面板上“功能选择”开关旋至“磁聚”处,此时仪器工作在磁聚焦状态;3接通总电源,预热几分钟后,荧光屏上出现亮斑,亮斑辉度不够时,可调节辉度旋钮或加大;4在接通励磁电源开关前,先将“励磁电流”旋钮旋至最小逆时针方向;5取为800V,调节励磁电流,使光斑聚焦,记下三次聚焦时励磁电流的读数;6取 为1000V,1200V,重复步骤6;7关闭总电源几分钟,改接线方式为图11所示,此时仪器工作于反向聚焦状态,重复步骤6、7;8按表1记录实验数据,并处理结果,将所得结果与标准值进行比较;图10正向聚焦时机内电路连接图图11反向聚焦接线图数据记录d= 0.193m,N=4141,D=0.0915m,L=0.296m V2V I1mA I2mA I3mA 800正 1000正 1200正 800反 1000反 1200反数据处理标准e/m=×1011d= 0.193m,N=4141,D=0.0915m,L=0.296mV 2/V励磁电流/mA I=321321++++I I I/mA/C/kg误差%I1I2I3800正×10111000正×1011 1200正×1011 800反×1011 1000反×1011 1200反×1011小结：实验测得电子荷质比:me/均=×1011C/kgE=76.1| 76 .180.1| ×100%=%仿真实验比实体实验的误差小,更接近于理论值;思考题：1．调节螺线管的励磁电流,改变磁感应强度B观察三次以上磁聚焦现象,并解释此现象;由于,当B增加时,周期T减小,所以当调节电流I使得B增加3倍时,周期T变为原来的三分之一;又,所以一个周期只能运行在原来三分之一的距离,因此便有了三次聚焦;2．如何利用上述各电流值计算电子荷质比;由于L,D,N,d 均为已知,所以可以把K ＝dN LD221422**210-+当成常数,那么m e＝K IV 22,可以作V I 22-图,那么可得斜率P,便得 这样便求得电子荷质比;3. 如何消除地磁场对实验结果的影响;为了消除地磁场对实验结果的影响,可以在实验前调整螺线管的角度,使其间的磁场方向和地磁场在当地的方向相同;。
实验报告5-06级数学系 蔡园青 PB06001093实验题目：测量螺线管的磁场实验目的：学习测量交变磁场的一种方法，加深理解磁场的一些特性与电磁感应定律。
实验原理1、限长载流直螺线管的磁场图6.3.2-1是一个长为2l ，匝数为N 的单层密绕的直螺线管产生的磁场。
当导线中流过电流I 时，由毕奥-萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P 的磁感应强度为}])([])([{2212221220l x R lx l x R lx nIB -+--+++=μ 〔1〕式中l Nn A N 2,/104270=⨯=-πμ为单位长度上的线圈匝数，R 为螺线管半径，x 为P 点到螺线管中心处的距离。
在SI 单位制中，B 的单位为特斯拉〔T 〕。
图6.3.2-1同时给出B 随x 的分布曲线。
由曲线显示，在螺线管部磁场近于均匀，只在端点附近磁感应强度才显著下降。
当l>>R 时，nI B 0μ=与场点的坐标x 无关，而在螺线管两端nI B 021μ=为部B 值的一半。
无限长密绕直螺线管是实验室中经常使用到的产生均匀磁场的理想装置。
1、测线圈法测量磁场磁场测量的方法很多，其中最简单也是最常用的方法是基于电磁感应原理的探测线圈法。
本实验采用此方法测量直螺线管中产生的交变磁场。
图6.3.2-2是实验装置的示意图。
当螺线管A 过一个低频的交流电流t I t i ωsin )(0=时，在螺线管产生一个与电流成正比的交变磁场t B t i C t B P ωsin )()(0== 〔2〕其中C P 是比例常数。
把探测圈A 1放在螺线管线圈部或附近，在A 1中将产生感生电动势，其大小取决于线圈所在处磁场的大小、线圈结构和线圈相对于磁场的取向。
探测线圈的尺寸比1较小，匝数比拟少。
假设其截面积为S ，匝数为N 1，线圈平面的发线与磁场方向的夹角为θ，如此穿过线圈的磁通链数为θψcos )(11t B S N = 〔3〕根据法拉第定律，线圈中的感生电动势为dtt dB S N dt d t E )(cos )(11θψ-=-= t B S N ωθωcos cos 011-=)2sin(cos 011πωθω+-=t B S N 〔4〕通常测量的是电压的有效值。
