实验14 用电磁感应法测交变磁场 制作:李长真
[目的与要求] 1. 掌握电磁感应法测交变磁场的原理和方法。 2. 测量载流线圈和亥姆霍兹线圈轴向的磁场分布。 1. 掌握电磁感应法测交变磁场的原理和方法。 2. 测量载流线圈和亥姆霍兹线圈轴向的磁场分布。 3. 了解载流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受应电动势的值的变化规律。
I 2 N I o P 2 ( 2 x + ) 3 2 x x P [实验原理] （1） 载流圆形线圈 载流圆形线圈与亥姆霍兹线圈的磁场 半径为R，通以电流I的圆形线圈轴线上任一点P 的磁感应强度B， 其方向沿线圈轴线方向，而大小为 式中：N为圆线圈的匝数，x为轴线上P点到圆心O的距离. I R 2 R B B N I o B P 2 ( 2 R x + ) 3 2 x x P
磁场分布示意图 取 N = 400匝 I=0.400A R=0.106m 磁感应强度为 B=0.9484×10-3T ， O X 取 N = 400匝 I=0.400A R=0.106m 磁感应强度为 B=0.9484×10-3T ， Bm=1.341×10-3T
O X R B （2）亥姆霍兹线圈 两个相同圆线圈彼此平行且共轴，理论计算证明：线圈间距等于线圈半径R时，两线圈合磁场在两线圈圆心连线上较大范围内是均匀的，这对线圈称为亥姆兹线圈。
设被测的均匀交变磁场（分别由圆电流和亥姆霍兹线圈产生） [感应法测磁场的原理] 设被测的均匀交变磁场（分别由圆电流和亥姆霍兹线圈产生） B=Bmsinωt 通过磁场中一探测线圈的磁通量为 其感应电动势为 当θ=0时，εm 最大，即
数字式毫伏表测量的示值（有效值） 由上式即可算出 本试验探测线圈，选择频率f=50Hz， 即： 数字式毫伏表测量的示值（有效值） 由上式即可算出 本试验探测线圈，选择频率f=50Hz， 则 ( 参数为: N=800 , ω=100π1/s , D=0.012m) 如果用
[实验仪器] FB201 – I型交变磁场实验仪。它由圆电流线圈、感应线圈等组成。探测线圈三维可调，它用机械连杆器连接，可作横向、径向连续调节，还可作3600旋转。 FB201 – II型交变磁场测试仪由信号产生、信号放大、电源、信号频率、电流显示电路等组成。激励信号的频率、输出强度连续可调，可以研究不同激励频率、不同强度下，感应线圈上产生不同感应电动势的情况。
［实验内容］ 1. 测量圆电流线圈轴线上磁场的分布。 1. 测量圆电流线圈轴线上磁场的分布。 按右图接好电路。将频率调至50Hz，然后使励磁电流有效值为Ｉ＝0.300A，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔10.0mm测一个Umax值，测量过程中注意保持励磁电流值不变.
2. 测量亥姆霍兹线圈沿径向的磁场分布。 把交变磁场实验仪的两组线圈串联起来（右图）。将频率调至50Hz，然后使励磁电流有效值仍为Ｉ＝0 2. 测量亥姆霍兹线圈沿径向的磁场分布。 把交变磁场实验仪的两组线圈串联起来（右图）。将频率调至50Hz，然后使励磁电流有效值仍为Ｉ＝0.300A。以两个圆形线圈轴线上的中心点为坐标原点，每隔每隔10.0mm测一个Umax值。
3. 测量亥姆霍兹线圈沿径向的磁场分布。 按实验内容2的要求，固定探测线圈法线方向与圆电流轴线Ｄ的夹角为00，转动探测线圈径向移动手轮，每移动10.0mm测量一个数据，按正、负方向测到边缘为止，记录数据并作出磁场分布曲线图。
4. 验证公式 。 按实验内容2要求，把探测线圈沿轴线固定在x=0点，让探测线圈法线方向与圆电流轴线Ｄ的夹角从00开始，逐步旋转到正、负900，每改变100测一组数据。
5. 研究励磁电流频率的改变对探测线圈感应电动势的影响。 按实验内容2的要求，把探测线圈固定在亥姆霍兹线圈中心点，其法线方向与圆电流轴线Ｄ的夹角为00（注：亦可选取其他位置或其它方向），并保持不变。调节磁场测试仪输出电流频率，在30～150Hz范围内，每次频率改变10Hz，逐次测量感应电动势的数值并记录。