用沖擊電流計解讀.ppt

用沖擊電流計測螺線管內(nèi)磁場 蘭州理工大學(xué)物理實驗中心 用沖擊電流計測螺線管內(nèi)磁場 磁場的測量是物理實驗的一個重要方面 測量磁場的方法很多 有電磁感應(yīng)法 旋光效應(yīng)法 霍爾效應(yīng)法等 用沖擊電流計測量磁場是電磁感應(yīng)法的一種 由于所用儀器結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 并具有一定的精度 能滿足一般的測磁要求 所以是測磁技術(shù)中的一種常用方法 通常用于對恒定磁場的測量 其測量原理也是測量磁通量 磁化曲線 磁性材料參數(shù)等的基本原理 實驗儀器 實驗原理 實驗內(nèi)容 操作要點 數(shù)據(jù)處理 問題思考 項目 實驗儀器 待測直螺線管 標準互感器 倒向開關(guān) 通用儀器 沖擊電流計 沖擊電流計 沖擊電流計是測量電量的儀器 由于其特殊的結(jié)構(gòu) 線圈轉(zhuǎn)動慣量較大 因此 當電流瞬間通過線圈時 線圈的運動狀態(tài)來不及發(fā)生變化 電流停止后 線圈才以一定的角度擺動 線圈啟動后 立即受到各種反力矩的作用 線圈的運動速度逐漸減小 當轉(zhuǎn)動到最大位置時 瞬間停止 然后回復(fù)到初始位置 并在初始位置附近往返擺動數(shù)次 最終停止 設(shè)通過沖擊電流計的電流 則流過線圈的電流為 沖擊電流計特點 1 線圈轉(zhuǎn)動靈活 懸絲結(jié)構(gòu) 2 線圈轉(zhuǎn)動慣量大 線圈短而寬 而且下面還懸吊著金屬圓盤 3 鏡尺讀數(shù)裝置 應(yīng)用光放大原理 提高讀數(shù)的準確度 鏡尺裝置 光源變壓器 照明燈 沖擊電流計讀數(shù)裝置 沖擊電流計讀數(shù)裝置 讀數(shù)系統(tǒng)調(diào)整 照明系統(tǒng)調(diào)整 沖擊電流計的讀數(shù)系統(tǒng)為鏡尺裝置 線圈的懸絲上附有反射鏡 鏡尺裝置處的燈光經(jīng)450分光鏡反射照射到線圈的反射鏡上 經(jīng)反射鏡反射 射向讀數(shù)標尺 在標尺上可看到中間有一條黑線 讀數(shù)準線 的光標 當線圈擺動時 帶動反射鏡偏轉(zhuǎn) 則光標在標尺上移動 光標的最大偏格數(shù)與線圈最大偏角稱正比 即通過線圈的電量q與光標最大偏格數(shù)n成正比 待測直螺線管由較粗的漆包線繞制而成 電阻很小 螺線管長度L 線圈匝數(shù)N1 直徑d1已知 在螺線管外套有同軸探測線圈 由細漆包線繞制 電阻較大 匝數(shù)N2已知 在聯(lián)接電路時切記不要將兩個線圈位置接錯 否則會損壞沖擊電流計 待測直螺線管各參數(shù) L d1 N1 N2值標注在直螺線管的銘牌上 實驗時須記錄 待測直螺線管 實驗裝置 標準互感器互感系數(shù)確定 在實驗中用于電流計的沖擊常數(shù)定標 標有H1 K1的一對端子為初級線圈 標有H2 K2的一對端子為次級線圈 鏈接線路時須注意 本實驗中所用的互感器互感系數(shù)M為0 001H 標準互感器 互感器裝置 倒向開關(guān) 雙刀雙擲開關(guān) 將雙刀雙擲開關(guān)固定接線柱間交叉接線 則構(gòu)成倒向開關(guān) 當雙達倒向右側(cè) 1 與 a 相連 倒向左側(cè) 1 與 b 相連 實現(xiàn)了電流的倒向 通用儀器 直流穩(wěn)壓電源 直流毫安表 電阻箱 開關(guān) 滑線變阻器 相關(guān)內(nèi)容清看 變阻器特性 實驗課件 直流電流 勵磁電流 I1通過直螺線管 在螺線管內(nèi)建立起恒定磁場 當勵磁電流瞬間發(fā)生突變 例如由 I變?yōu)?I 或變?yōu)? 時 螺線管內(nèi)的磁場也發(fā)生突變 由 B至 B 或至0 變化的磁場在探測線圈內(nèi)產(chǎn)生感生電動勢 由于探測線圈與電阻箱R2 標準互感器次級線圈 沖擊電流計線圈組成閉合回路 則有電流流流過探測線圈 在電流計中有電量q 使電流計線圈發(fā)生偏轉(zhuǎn) 相應(yīng)在標尺上看到光標移動n格 實驗原理 設(shè)R為探測線圈回路的總阻值 勵磁電流由 I變?yōu)?I 螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度由 B變?yōu)?B 則 式中 R為探測線圈回路的總阻值Cb為沖擊電流計沖擊常數(shù)n為光標在標尺上移動的最大偏格數(shù)N為螺線管的匝數(shù) 實際值為N1 S為螺線管的截面積d1為螺線管的直徑 1 一 沖擊常數(shù)標定 當電路中接入標準互感器時并通以電流 根據(jù)同樣的原理 沖擊電流計的線圈內(nèi)也會有電量 標尺上同樣可看到光標的移動 由次可得到?jīng)_擊常數(shù)Cb為 實驗內(nèi)容 二 測量螺線管內(nèi)的磁場分布 直螺線管內(nèi)的磁場是均勻分布的 而螺線管外的磁感應(yīng)強度近似為零 對于有限長直螺線管 在邊緣處磁感應(yīng)強度明顯下降 通過實驗測量螺線管的磁場分布情況 繪制磁場分布曲線 在已標定沖擊常數(shù)后 由 1 2 兩式可得到螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度為 3 直螺線管內(nèi)磁場的分布曲線具有下面的形狀 實際測量時 以螺線管中心為0點 測到一側(cè)的邊緣外 繪圖時根據(jù)對稱關(guān)系 作出完整的分布曲線 操作要點 按照電路原理圖連接電路 注意電源極性和電表極性的配合 電路中各元件的作用 G沖擊電流計A毫安表 量程500mA 250mAM標準互感器 為電流計定標 K1倒向開關(guān) 雙刀雙擲 改變電流方向K2單刀雙擲開關(guān) 切換標準互感和螺線管K3單刀單擲開關(guān) 電流計短路電鍵R1滑線變阻器 限流作用 調(diào)節(jié)電流R2電阻箱 電流計的外臨界電阻 1 標定Cb K1合向任意端 K2合向 1 端 K3打開 接通電源 調(diào)節(jié)R1使電路中的電流 反復(fù)切換K1改變電流的方向 由或相反 記錄光標偏轉(zhuǎn)的格數(shù) 共測量6次 為消除因電流計線圈力矩不對稱引起的誤差 每次測量都應(yīng)使光標左右各偏轉(zhuǎn)一次 記錄數(shù)據(jù) 所得數(shù)據(jù)求和取平均值 2 測定直螺線管內(nèi)的磁場分布 K2合向 2 端 電流改變?yōu)?按上述方法測量 在處測量6次 其它各點測量1次 均應(yīng)左右各測1次 注意 倒向開關(guān)切換時 應(yīng)從一側(cè)立即倒向另一側(cè) 中間不能停頓 否則電流就不是由 或相反 而是由或 當光標偏轉(zhuǎn)格數(shù)最大時立即記錄 當光標返回接近 0 點使 短路開關(guān)K3閉合 使光標停下 不要讓它越過平衡點來回擺動 記錄數(shù)據(jù)注意有效數(shù)字位數(shù) 數(shù)據(jù)處理 一 根據(jù)所測數(shù)據(jù)作B x圖線 由于B正比于偏格數(shù)n 可作n x圖線 用坐標紙作圖 由圖上確定n0及n 2值 0 數(shù)據(jù)記錄表格 1 沖擊電流計定標 2 螺線管磁場分布測定 2 移動探測線圈螺線管磁場分布 二 計算螺線管中點及邊緣處的B值并與理論值