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电磁感应法测交变磁场
在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量，测量磁场的方法有不少，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。
一、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，掌握201FB型交变磁场实验仪及测试仪的使用方法。
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．了解载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的径向磁场分布情况。
4．研究探测线圈平面的法线与载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的轴线成不同夹角时所产生的感应电动势的值的变化规律。
二、实验仪器
FB201－Ⅰ型交变磁场实验仪，信号频率可调范围30~200Hz，信号输出电流，单个圆线圈可 900mA ，两个圆线圈串联400mA。亥姆霍兹线圈每个400匝，允许最大电流1A。
三、实验原理
1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场：
（1）载流圆线圈中心轴线上的磁场分布:
一半径为R，通以电流I的圆线圈，轴线上磁场的公式为 ：
2/322200)(2XRRINB （1）
式中0N为圆线圈的匝数，X为轴上某一点到圆心O的距离，70410/,Hm
磁场的分布图如图1所示。 精品教学课件设计 | Excellent teaching plan
本实验取匝400N0，A400.0I，m107.0R，圆心O处0X，可算得磁感应强度为：T10940.0B3 , T10328.1B2B3m
（2）亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁场分布:
两个相同圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流I，理论计算证明：线圈间距a等于线圈半径R时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，这对线圈称为亥姆霍兹线圈，如图2所示。这种均匀磁场在科学实验中应用十分广泛，例如，显像管中的行、场偏转线圈就是根据实际情况经过适当变形的亥姆霍兹线圈。
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第六章 电磁感应
教学重点：
1.理解电磁感应现象，掌握产生电磁感应的条件及感应电流方向的判断。
2.理解感应电动势的概念，掌握电磁感应定律及有关的计算。
3.理解自感、互感现象及自感系数、互感系数的概念，了解自感现象和互感现象在实际中的应用。
4.理解互感线圈的同名端概念，掌握互感线圈的串联。
5.理解电感器的储能特性及在电路中能量的转化规律，了解磁场能量的计算。
教学难点：
1． 用楞次定律判断感应电流和感应电动势方向。
2． 自感现象、互感现象及有关计算。
第一节 电磁感应现象
一、磁感应现象
在发现了电流的磁效应后，人们自然想到：既然电能够产生磁，磁能否产生电呢？
由实验可知，当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。
当穿过闭合线圈的磁通发生变化时，线圈中有电流产生。
在一定条件下，由磁产生电的现象，称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
二、磁感应条件
上述几个实验，其实质上是通过不同的方法改变了穿过闭合回路的磁通。因此，产生电磁感应的条件是：
当穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。
第二节 感应电流的方向
一、右手定则
当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应电流方向可用右手定则来判断。
伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指的即为感应电流的方向。
二、楞次定律
1．楞次定律
53 通过实验发现：
当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加；
当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少。
因此，得出结论：
当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场方向，总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律的内容。
电磁感应现象产生的条件
电磁感应现象是指在导体中或导体周围发生磁场变化时，会在导体中产生感应电流或感应电动势的现象。要产生电磁感应现象，需要满足以下几个条件。
一、磁场的变化：电磁感应现象的产生必须伴随着磁场的变化。这种磁场的变化可以是磁场的强度、方向、面积等发生改变，也可以是磁场的源头与导体之间相对运动。
二、导体的运动：电磁感应现象需要导体相对于磁场的源头发生运动。当导体相对于磁场的源头以一定的速度运动时，就会在导体中产生感应电流或感应电动势。
三、导体与磁场的相互作用：导体与磁场之间必须存在相互作用，即导体必须与磁场的源头有一定的关联。这种关联可以是导体与磁场的源头直接接触，也可以是通过其他物体传导磁场。
四、导体的性质：导体必须具有一定的导电性质，才能产生感应电流或感应电动势。导体可以是金属、电解质溶液等，只要能够传导电荷就可以产生电磁感应现象。
五、导体的形状和结构：导体的形状和结构对电磁感应现象也有一定的影响。导体的形状和结构不同，其感应电流或感应电动势的大小和分布也会有所不同。
通过以上几个条件的满足，就可以产生电磁感应现象。电磁感应现象在日常生活中有着广泛的应用。例如，发电机利用电磁感应现象将机械能转化为电能；变压器利用电磁感应现象实现电能的传输和改变电压；感应炉利用电磁感应现象进行加热等等。
在科学研究中，电磁感应现象也被广泛应用。通过电磁感应现象，可以探测到地球磁场的变化，从而研究地球磁场的性质和变化规律；通过电磁感应现象，可以实现无线电通信和电磁波的产生和接收等等。
电磁感应现象的产生条件是多方面的，需要磁场的变化、导体的运动、导体与磁场的相互作用以及导体的性质等多个方面的因素共同作用。只有满足这些条件，才能产生电磁感应现象，并且利用电磁感应现象进行各种应用和研究。电磁感应现象的研究和应用对于推动科学技术的发展和提高人类生活水平起着重要的作用。
4.3 磁路的欧姆定律
一、磁路
磁通所经过的路径叫做磁路。
如图1所示为几种常见磁路形式。
利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中，与电路相比，漏磁现象比漏电现象严重的多。
全部在磁路内部闭合的磁通叫做主磁通。
部分经过磁路，部分经过磁路周围物质的闭合磁通叫做漏磁通。为了计算简便，在漏磁不严重的情况下可将其忽略，只计算主磁通即可。
二、磁路的欧姆定律
如果磁路的平均长度为L，横截面积为S，通电线圈的匝数为N，磁路的平均长度为L，线圈中的电流为I，螺线管内的磁场可看作匀强磁场时，磁路内部磁通为
SLNISLNIHS
一般将上式写成欧姆定律得形式，即磁路欧姆定律
mmRF
（式中 Fm——磁通势，单位是安培，符号为A；
Rm——磁阻，单位是][1利亨，符号为H-1； 图1 磁路 Ф——磁通，单位是韦[伯]，符号为Wb。
其中，NIFm，它与电路中的电动势相似，
SLRm，它与电阻定律SLR相似。
小结
表1 磁路与电路的比较
磁 路 电 路
磁通势NIFm 电动势E
磁通Ф 电流I
磁阻SLRm 电阻SLR
磁导率μ 电阻率ρ
磁路欧姆定律mmRF 电路欧姆定律REI
4.4 电磁感应现象
& 4.5 电磁感应定律
一、电磁感应现象
1、引言：英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着密切的联系。为此，他做了许多实验，把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件，他以坚韧不拔的意志历时10年，终于找到了这个条件，从而开辟了物理学又一崭新天地。
2、产生感应电流的条件
观察提问：
A、研究对象：由导体AB，电流表构成的闭合回路，
磁场提供：蹄形磁铁。
B、AB做切割磁感线运动，可见电流表指针偏转，
结 论：
1、像这样利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流，叫感应电流。
