[通电螺线管的磁场]通电螺线管

[通电螺线管的磁场]通电螺线管 导读:就爱阅读网友为大家分享了多篇关于“[通电螺线管的磁场]通电螺线管”资料，内容精辟独到，非常感谢网友的分享，希望从中能找到对您有所帮助的内容。 相关资料一 : 通电螺线管 8,磁场 1)知道磁性的概念 2)描述磁体周围存在着磁场 3)能根据磁感线识别磁体的极性 绘制条形磁体, 4)绘制条形磁体,蹄形磁体周围的磁感线 绘制通电直导线, 5)绘制通电直导线,通电螺线管周围的磁感线 5)描述通电直导线周围存在着磁场及磁场的分布规 律 6)描述通电螺线管周围存在着磁场及磁场分布的规 律 a a a b b a a 9,电磁感应现象 a 1)描述电磁感应现象 b 2)说明产生感应电流的条件 3)知道感应电流的方向跟磁场方向和导体运动 1 方向 a 有关 11, 11,电磁知识在技术中的应用 1)举例说明电磁知识在技术中的 2)列举电磁学发展史中的典型 3)说明电磁感应现象的发现对社会发展的作用 4)列举在自然界或生命活动中的电现象 5)能根据具体要求绘制简单的电磁控制电路 a a b a b 1.磁体各部分的磁性强弱不同 条形磁体的两端 磁性 磁体各部分的磁性强弱不同,条形磁体的 磁体各部分的磁性强弱不同 条形磁体的____磁性 最强,磁体上磁性最强的部分叫 磁体上磁性最强的部分叫_____.悬挂起来的磁 最强 磁体上磁性最强的部分叫 磁极 悬挂起来的磁 静止时总是一个磁极指南,一个磁极指北 体,静止时总是一个磁极指南 一个磁极指北 分别叫 静止时总是一个磁极指南 一个磁极指北,分别叫 做磁体的___极和 极和___极 做磁体的 南 极和 北 极. 2.当条形磁铁的磁极靠近磁针时 它们并没有接触 就 当条形磁铁的磁极靠近磁针时,它们并没有接触 当条形磁铁的磁极靠近磁针时 它们并没有接触,就 发生了力的相互作用,这是因为磁体的周围空间存在 发生了力的相互作用 这是因为磁体的周围空间存在 ____.磁铁周围的磁感线都是从磁铁的 极出来, 磁铁周围的磁感线都是从磁铁的___极出来 着磁场 磁铁周围的磁感线都是从磁铁的 北 极出来 回到磁铁的__极 磁场是有方向的 磁场是有方向的,小磁针在磁 2 场中某 回到磁铁的南 极.磁场是有方向的 小磁针在磁场中某 北 极受力方向或小磁针静止时 极所指的方向, 极受力方向或小磁针静止时__极所指的方向 点___极受力方向或小磁针静止时 北极所指的方向 就是该点的磁场方向. 就是该点的磁场方向 3.通电螺线管周围的磁场跟 条形 磁铁周围的磁场 通电螺线管周围的磁场跟_____磁铁周围的磁场 通电螺线管周围的磁场跟 相似,通电导线周围的磁场方向和其电流方向之间 相似 通电导线周围的磁场方向和其电流方向之间 的关系可以用____定则来判定 定则来判定. 的关系可以用安培 定则来判定 4.内部带铁芯的螺线管叫电磁铁 电磁铁的优点很 内部带铁芯的螺线管叫______,电磁铁的优点很 内部带铁芯的螺线管叫 它的磁性有无可以由______来控制 来控制;电 磁铁的磁 多,它的磁性有无可以由 通断电来控制 电磁铁的磁 它的磁性有无可以由 性强弱可以由_________来控制 来控制;电磁铁的南北极可 性强弱可以由电流强弱 来控制 电磁铁的南北极可 电流方向 来控制 使用起来很方便.在电流一定 以由_______来控制 使用起来很方便 在电流一定 来控制,使用起来很方便 以由 时,螺线管的匝数越多 它的 3 磁性越___. 螺线管的匝数越多,它的磁性越 强 螺线管的匝数越多 它的磁性越 5.如图 把一根直导体 放 如图,把一根直导体 如图 把一根直导体AB放 在蹄形磁体的磁场里,接通 在蹄形磁体的磁场里 接通 电源,让电流通过原来静止 电源 让电流通过原来静止 观察到导体AB 的导体 AB,观察到导体 观察到导体 运动 _____了,说明通电导体在 _____了,说明通电导体在 磁场里受到___的作用 的作用. 磁场里受到 力 的作用 6.闭合电路的一部分导体磁场中做切割磁感线的运 闭合电路的一部分导体磁场中做__________的运 闭合电路的一部分导体磁场中做 动时,导体中就会产生 导体中就会产生________,这种现象叫做 这种现象叫做_____ 动时 导体中就会产生 感应电流 这种现象叫做电磁 感应 ____. 1.磁现象 磁现象 战国时期的”司南”,就是世界上最早的指南针 1.磁现象 磁现象 能够吸引铁等物质的性质叫磁性 能够吸引铁等物质的性 4 质叫磁性, 磁性 具有磁性的物体叫磁体 磁体. 具有磁性的物体叫磁体 磁化:使原来没有磁性的物体得到磁性的过程. 磁化:使原来没有磁性的物体得到磁性的过程. 1.磁现象 磁现象 磁极:磁体上磁性最强的部分. 磁极:磁体上磁性最强的部分.它的位置在磁铁 的两端.南极(S),北极(N). (S),北极 的两端.南极(S),北极(N). 磁极间相互作用规律: 同名磁极互相排斥, 磁极间相互作用规律 同名磁极互相排斥 异名磁极互相吸引. 异名磁极互相吸引 1.磁现象 磁现象 磁场: 磁场:磁体周围存在一 种看不见, 种看不见,摸不着能使 指针偏转的物质, 指针偏转的物质,这种 物质就是磁场. 物质就是磁场. 磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作 用. 磁极间的相互作用是通过磁场发生的. 磁极间的相互作用是通过磁场发生的 1.磁现象 磁现象 磁场的方向:把能 磁场的方向 把能 够自由旋转的小 磁针放入磁场中 某一点,小磁针静 某一点 5 小磁针静 止时北极 北极所指的 止时北极所指的 方向规定为该点 磁场的方向. 磁场的方向 1.磁现象 磁现象 磁感线:英国物理学家法拉第为了描述磁场的强度 英国物理学家法拉第为了描述磁场的强度, 磁感线 英国物理学家法拉第为了描述磁场的强度, 方向及分布规律等而引入的一种模型. 方向及分布规律等而引入的 一种模型 S N 条形磁铁磁感线分布 蹄形磁铁磁感线分布 磁感线上,任一点切线的方向表示该点的磁场方向.磁感线的 磁感线上 任一点切线的方向表示该点的磁场方向 磁感线的疏与密 任一点切线的方向表示该点的磁场方向 磁感线的疏与密 表示磁场的弱与强 弱与强. 表示磁场的弱与强 磁体周围的磁感线,都是从磁体的北极出来 回到南极;而磁体内部又 都是从磁体的北极出来,回到南极 磁体周围的磁感线 都是从磁体的北极出来 回到南极 而磁体内部又 级 6 回到N极 这样就构成了一个闭合回路的磁感线 这样就构成了一个闭合回路的磁感线. 从S级回到 极,这样就构成了一个闭合回路的磁感线 级回到 2.电流的磁场 电流的磁场 1820年丹麦物理学家奥斯特发现通电直导线周围也 年丹麦物理学家奥斯特发现通电直导线周围也 存在着磁场 . 2.电流的磁场 电流的磁场 通电直导线周围存在磁场,磁 通电直导线周围存在磁场 磁 场方向与电流方向有关,磁感 场方向与电流方向有关 磁感 线是以直导线为圆心的同心圆, 线是以直导线为圆心的同心圆 半径越小,磁场越强 半径越小 磁场越强 安培定则 (右手螺旋定则 : 右手螺旋定则) 右手螺旋定则 用右手握住导线, 用右手握住导线 , 让大拇指所 指的方向跟电流的方向一致, 指的方向跟电流的方向一致 , 弯曲的四指所指的方向就是磁 感线的环绕方向. 感线的环绕方向. 2.电流的磁场 电流的磁场 S N 7 通电螺线管周围存在的磁场与条形磁铁的磁场很相似 右手螺旋定则) 用右手握螺线管,让四指弯向螺 安培定则 (右手螺旋定则 :用右手握螺线管 让四指弯向螺 右手螺旋定则 用右手握螺线管 线管中的电流方向,大拇指所指的那一端就是通电螺线管 线管中的电流方向 大拇指所指的那一端就是通电螺线管 的北极 2.电流的磁场 电流的磁场 电磁铁:带铁芯的通电螺线管. 电磁铁:带铁芯的通电螺线管. 电磁铁的优点: 电磁铁的优点 1,电磁铁的磁性有无, ,电磁铁的磁性有无, 可以用通断电来控制. 可以用通断电来控制. 2,电磁铁的磁极(南,北极), 北极), ,电磁铁的磁极( 可以用电流的方向来控制 2.电流的磁场 电流的磁场 电磁继电器 定义:电磁继电器是利用电磁铁控制的开关. 定义:电磁继电器是利用电磁铁控制的开关. 电磁铁控制的开关 2.电流的磁场 电流的磁场 8 2.电流的磁场 电流的磁场 2.电流的磁场 电流的磁场 电磁铁的其他应用 电铃 电磁选矿机 电磁起重机 磁悬浮列车 3. 电磁感应现象 3. 电磁感应现象 电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场 里做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流, 这种现象叫电磁感应. 感应电流:由于电磁感应 产生的电流就 叫着感应电流 1,导体要做切割磁感线运动. 2,做切割磁感线运动的只能是闭合电路的一部 分导体 3. 电磁感应现象 导体运动方向 导体中感应电流的方向 9 跟______________和 磁感线方向 ______________有关. 在电磁感应现象中,机械能转化为电能. 利用这一现象可以制成发电机.法拉第发现了电磁 利用这一现象可以制成发电机 法拉第发现了电磁 感应现象后,人类社会进入了电气化时代 人类社会进入了电气化时代. 感应现象后 人类社会进入了电气化时代 1.如图所示的两个 如图所示的两个 通电螺线管,它们 通电螺线管 它们 的一端位于图中 的虚线框内.为探 的虚线框内 为探 究两个通电螺线 管之间 的磁场方 把一个小磁针分别放在方框内9个点的位置上 向,把一个小磁针分别放在方框内 个点的位置上 把一个小磁针分别放在方框内 个点的位置上, 记录小磁针在各位置上的指向如图乙对应圆圈内 的磁针所示.请画出方框内两通电螺线管之间的磁 的磁针所示 请画出方框内两通电螺线管之间的磁 感线(小磁针涂黑的一端为 小磁针涂黑的一端为N极 感线 小磁针涂黑的一端为 极). 2.如图 从一个不能打开的盒子 内 如图,从一个不能打开的盒子 如图 从一个不能打开的盒子(内 有电池组等电路元件)的两个小孔 有电池组等电路元件 的两个小孔 中伸出一 10 段细软的长导线.试在不 中伸出一段细软的长导线 试在不 断开导线的情况下,两种不同的方法判断该导 断开导线的情况下 设计两种不同的方法判断该导 线中是否有电流. 线中是否有电流 所用器材 方法3 方法2 方法 方法1 方法 主要步骤及判断方法 铁钉一枚,小磁针一 用手将直导线在南北方向拉好,然后 铁钉一枚,及铁屑 把软导线绕在铁钉上 并靠近铁屑 或 把软导线绕在铁钉上,并靠近小磁针 并靠近小磁针. 并靠近铁屑(或 铁钉一枚 小磁针一 用手将直导线在南北方向拉好 然后 铁钉一枚 及铁屑 把软导线绕在铁钉上,并靠近铁屑 并靠近小磁针 (或大头针 若干 或大头针)若干 若小磁针摆动,说明导线中有电流 大头针).若能吸引 说明导线中有电流, 若能吸引,说明导线中有电流 说明导线中有电流,否 或大头针 若干. 将小磁针放在直导线的下方,观察小 枚. 若小磁针摆动 说明导线中有电流 否 大头针 若能吸引 说明导线中有电流 小磁针一枚及支架 将小磁针放在直导线的下方 观察小 磁针是否转向东西方向.如果是 否则导线中无电流. 则导线中无电流. 如果是,说明 磁针是否转向东西方向 如 11 果是 说明 否则导线中无电流 则导线中无电流 一副 导线中有电流;如果不是 如果不是,则导线中无 导线中有电流 如果不是 则导线中 无 电流 3.阅读短文 回答问题 阅读短文,回答问题 阅读短文 回答问题: 新型发热材料---PTC 新型发热材料 PTC是一种新型的半导体陶瓷材料 它以钛酸钡为主 渗入多种物 是一种新型的半导体陶瓷材料,它以钛酸钡为主 是一种新型的半导体陶瓷材料 它以钛酸钡为主,渗入多种物 质后加工而后,目前家用的陶瓷暖风器 目前家用的陶瓷暖风器, 质后加工而后 目前家用的陶瓷暖风器,陶瓷电热水壶等就是用这种 材料做成的. 材料做成的 PTC有一个根据需要设定的温度 低于这个温度时 其电阻随温度 有一个根据需要设定的温度,低于这个温度时 有一个根据需要设定的温度 低于这个温度时,其电阻随温度 的升高而减小,高于这个温度时 电阻值则随温度的升高而增大,我们把 高于这个温度时,电阻值则随温度的升高而增大 的升高而减小 高于这个温度时 电阻值则随温度的升高而增大 我们把 这个设定的温度叫”居里点温度 居里点温度”,用 这个设定的温度叫 居里点温度 用PTC材料制成的电热器具有发热 材料制成 12 的电热器具有发热 控温双重功能,应用十分广泛 应用十分广泛. 控温双重功能 应用十分广泛 (1)家用固体电热灭蚊器就 家用固体电热灭蚊器就 使用PTC陶瓷电热元件 右 陶瓷电热元件,右 使用 陶瓷电热元件 图为其电阻随温度变化的 图象,由图可知 由图可知,该 图象 由图可知 该PTC材料 材料 ? 的居里点温度为_______. 的居里点温度为 100? (2)家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在 家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在 165?左右,若它的温度高于165?,电阻变大 功率 ?左右,若它的温度高于165? 电阻_____,功率 165 电阻 变小 使其温度 ____,使其温度降低 以上均填变化情况 反之 也能 使其温度____(以上均填变化情况 反之,也能 以上均填变化情况);反之 自动调节.因此用 因此用PTC材料制成的电热器具有自动 自动调节 因此用 材料制成的电热器具有自动 调节功能. 调节功能 (3)小明同学利用 小明同学利用PTC电阻设计了一个 过热自动报 电阻设计了一个”过热自动报 小明同学利用 电阻设计了一个 警电路”:将 电阻安装在需要探测温度的地方, 13 当 警电路 将PTC电阻安装在需要探测温度的地方 当 电阻安装在需要探测温度的地方 环境温度正常时,指示灯亮 当环境温度超过PTC电阻 指示灯亮;当环境温度超过 环境温度正常时 指示灯亮 当环境温度超过 电阻 (4)你认为该 过热自动报警电路 你认为该”过热自动报警电路 你认为该 过热自动报警电路”的设计或在使用 的居里点温度时,由于电阻变化 的设计或在使用 由于电阻变化,导致电磁铁铁磁性 的居里点温度时 由于电阻变化 导致 电磁铁铁磁性 过程中有何不足?(指出一点即可 指出一点即可) 过程中有何不足 指出一点即可 减弱,使警铃响 请帮他将如图的电路连接完整. 减弱 使警铃响.请帮他将如图的电路连接完整 使警铃响 请帮他将如图的电路连接完整 4.如图是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实 如图是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实 验示意图.比较甲 乙两图可以得出结论:________ 比较甲, 验示意图 比较甲,乙两图可以得出结论 感应电流 方向与导体运动方向有关 比较甲 _______________________;比较甲,丙两图可以得 比较甲, 感应电流方向与磁感线方向有关 出结论:____________________________________. 出结论 14 5.分别说明图中的 ,B和C三个虚线框内的结构表 分别说明图中的A, 和 三个虚线框内的结构表 分别说明图中的 示发电机还是电动机? 示发电机还是电动机 装置是_______;图 装置是 装置是_________;图 装置 图A装置是电动机 图B装置是直流发电机图C装置 装置是 交流发电机 是____________. 相关资料二 : 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 15 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 16 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 17 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 螺线管 通电螺线管 相关资料三 : 测量螺线管的磁场 #实验# 试验题目:测量螺线管的磁场 实验目的:是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.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 B??0nI 2{?11 (1)222222[R?(x?l)][R?(x?l)] ?72x?lx?lN 式中?0?4??10N/A,n?2l为单位长度上的线圈匝数，R为螺 18 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， 1B??0nI与场点的坐标x无关，而在螺线管两端B?2?0nI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。 1 螺线管 测量螺线管的磁场 ,.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中通过一个低频的交流电流i(t)?I0sin?t时，在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场 B(t)?CPi(t)?B0sin?t (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，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 19 ??N1S1B(t)cos? (3) 根据法拉第定律，线圈中的感生电动势为 d?dB(t) E(t)??dt??N1S1cos?dt ??N1S1?cos?B0cos?t 2 螺线管 测量螺线管的磁场 ???N1S1?cos?B0sin(?t?) (4) 2 通常测量的是电压的有效值。设E(t)的有效值为V，B(t)的有效值为B，则有 V?N1S1wBcos? (5)由此得出磁感应强度 V B?NS?cos??2?2Nr2fcos? (6)1111 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cos??1，则螺线管中的磁感应强度为 V VB? 2?2N1r12f (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。 实验内容: 1.究螺线管中磁感应强度B与电流I和感生电动势V之间的关系，测量螺线 管中的磁感应强度。 20 3 螺线管 测量螺线管的磁场 ?记录参数:螺线管A的半径2R=32.50mm.长度2l=30.00cm总匝数N=3860匝，探测线圈A1的半径2r1,21.00 和总匝数N1=335匝。() ?按图6.3.2-2接好线路。A和A1两个中心点的距离代表磁场场点坐标x，其值由装置中的直尺读出。取x=0，低频信号发生器频率分别选取为f=1500Hz、750Hz、375Hz。调节信号输出使输出电流从15.0mA至50.0mA，每隔5.0mA记录相应的感生电动势V值。将数据列表 如下: V—I曲线如图所示: 0...................99887766554433221105050505050505050505 101520Y感应电动势/v 25303540455055 X电流/mA 4 螺线管 测量螺线管的磁场 结果分析:?通过螺线管电流强度相同时:电流频率越高，在其磁场内的线圈产生的电动势越高，进而推出磁感应强度越强。() 21 ?电流强度相同时:电流频率越高，在其磁场内的线圈产生的电动势越高，进而推出进而推出磁感应强度越强。 ?综合??得到:螺线管产生电场的强度与通过的电流及电流的频率成正比关系。 (3)x=l，频率和电流分别取f=1500Hz、I=12.5mA;f=750Hz，I=25.0mA; f=375Hz，I=50.0mA，测出对应的V值。将数据列表 如下: 得出结论:在误差范围内可以认为所产生的三组电动势相等，进而磁感应强度相同。观察数据可以发现，所产生的电动势与电流和频率的积相关，积相同则电磁感应强度相同。该结果符合公式:B(t)?CPi(t)?B0sin?t公式中B0中含有频率。 (4)从以上测量数据中取出x=0，f=750Hz，I=25.0mA和对应的V=0.188v，再取x=l，f=750Hz，I=25.0mA和对应的V=0.082v。数据代入: 4??10?7?12866?0.025B1??2?0.30.152??1??2???0.0325??0. 15??????2?12?2?4.02?10?4T 5 螺线管 测量螺线管的磁场 V0.188?4 22 B`1?2?2?3.44?10T2 2?N1rv2??335?0.0105?7501 4??10?7?3860?0.025B2?? 2?0.3 0.3 2 ??1??2???0.0325??0.3? ?????2? 1 2 ?2.02?10?4T V0.082?4 B2`???1.49?10T 222 2?N1r2??335?0.0105?7501v B1B`4.023.441 ??1.99?2.??2.3?2 表明比较分析:B2.02B`21.492 1 符合图6.3.1磁场分布图。磁场强度在螺线管两端B?2?0nI为内部B值 的一半。另外比B`1?B1 B`2?B2 分析原因:可能是他们都是通过线圈测量的， 23 公式?没有公式?计算精确。 2量直螺线管轴线上的磁场分布 (1)仍按图6.3.2-2接线。取f=1500Hz，当x=0时调节信号发生器的输出，使毫伏计用某量程时有接近满刻度的指示，记录下此时的V值。 移动探测线圈A1，每隔1.0cm记录对应的V值，特别记下x=l时的V值。当x>12cm时，每0.5cm记录一次V值，直至x=18.0cm为止。将数据列表如下:作出V(x)-x曲线: 螺线管 测量螺线管的磁场 Y 感应电动势/v- V 根据 B?2?2Nr2f知:B与V成正比，所以该图与B(x)-x相似。(, 11 曲线特征: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 1B??nIB??降。当l>>R时，而在螺线管两端0与场点的坐标x无关，20nI 为内部B值的一半。 24 Vx?l0.448??0.448?0.5。 (2)计算V1x?0 B0??0nI 2?2l ?R2?l1 22???0nl ?R2?l1 22???0nl ??1??2???0.0325??0.15??????2?212??0nl0.15 7 螺线管 测量螺线管的磁场 Bl??0nI 2?2l ?R2?4l1 22???0nl ?R2?4l1 22???0nl ??1??2???0.0325??0.3??????2?212??0nl0.30 B00.30V??2 根据 B?Bl0.152?2N1r12f知:B与V成正比，所以该图与B(x)-x相似。,,所以应为 3.观察互感现象 (1)仍按图6.3.2-2接线，接入毫安计。选取0?x?l中任意一个位置，取f=1000Hz，I=45.0mA，记录此时的V值。 25 不改变A和A1的相对位置，以及f和I，把A1改接到信号发生器上，把A接到毫伏计上，记录此时的V. 数据如下:f=1000Hz，I=45.0mA 。V1?0.488v...V2?0.489vV1?0.488v...V2?0.489v在误差范围内可认为认为二者相等。螺线管和线圈本质都是线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，不仅在自身线圈中产生自感电动势，同时在邻近的其它线圈中还产生感应电动势。这种由于一个线圈中电流发生变化而在附近的另外一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象。这种感应电动势叫做互感电动势。所以会相同。 思考题 用探测线圈法测磁场时，为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电流，而不能通过高频交流电流, 答:螺线管有通低频阻高频的特性，如果用高频电流，电流被阻挡，螺线管中电流会很弱，不利于实验的进行。 8 12。 相关资料四 : 螺线管:螺线管-定义，螺线管-磁场 螺线管(英文:solenoid)是个三维线圈。在物理学里，术语螺线管指的是多重卷绕的导线，卷绕内部可以是空心的，或者有一个金属芯。当有电流通过导线时，螺线管内部会产生均匀磁场。螺线管是很重要的元件?。很多物理实验的正确 26 操作需要有均匀磁场。螺线管也可以用为电磁铁或电感器。 螺线管_螺线管 -定义 在工程学里，螺线管也指为一些转换器(transducer)，将能量转换为直线运动。螺线管操作阀(solenoid valve)是1种综合原件，内中最重要的组件是机电螺线管。机电螺线管是1种机电原件，可以用来操作气控阀或液压阀。螺线管开关是1种继电器，使用机电螺线管来操作电开关。例如，汽车的起动器螺线管是1种机电螺线管。 螺线管_螺线管 -磁场 再思考回路c，根据安培定律，因为没有任何电流穿过回路c，所以，磁场沿着回路c的分量的线积分，又称为磁场绕着回路c的环流量，等于零。在螺线管内，因为对称性，磁场绕着回路c的径向部分的环流量等于零。但是，螺线管内轴向部分(z-轴方向)的环流量不等于零:朝着正z-轴方向，磁场绕着直线段1的环流量，与朝着负z-轴方向，磁场绕着直线段2的环流量，2个环流量相等。随着螺线管趋向于无限长，我们可以假设磁场不相依于z-坐标，在直线段1任意位置的磁场都相等。同样的，在直线段2任意位置的磁场都相等。所以，在直线段1任意位置的磁场等于直线段2任意位置的磁场。由于我们可以任意改变回路的尺寸，而得到答案仍旧不变，所以，唯一可能的解释，就是在螺线管内的磁场是个常数，不随位置的不同而改变。同样的论点可以 27 用在回路a，所以，在螺线管外的磁场是个常数，不随位置的不同而改变。假设螺线管的管长趋向于无限长，则可以忽略边缘效应(fringe effect)。如右图，思考回路b，使用右手定则来寻找环绕着载流导线的磁场。假若我们将右手握住载流导线，大拇指指向电流方向，则其它手指会指向磁场的方向。对于1个管长很长的螺线管，磁场的径向部分都因为对称性而互相抵销。所以，只有z-分量不等于零。在螺线管内，磁场朝着正z-轴方向;在螺线管外，磁场朝着负z-轴方向。 通电螺线管的极性跟电流方向间的关系，可以用右手螺旋定则来判断。就是用右手握住螺线管，让四根手指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。注意:右手螺旋定则中所说的“电流的方向”是指螺线管中“电流的环绕方向”，右手四根手指的弯曲方向应跟电流的环绕方向一致。 再思考回路b。根据安培定律，磁场绕着回路b的环流量是我们可以直觉地表明，在螺线管外的磁场等于零。磁场线只以闭合回路的形式存在。它不能像电场线一样地从一点发散出来，或收敛于一点。假设螺线管内的磁场线的方向是朝上，则螺线管外的磁场线的方向是朝下。它们形成一条闭合回路。但是，外面的体积超大于里面的体积，外面的磁场线密度超低。在无限远位置，磁场线密度等于零，磁场等于零。 28 回想到外面的磁场是个常数，因此，外面的磁场也等于零。，随着螺线管趋向于无限长，外面的磁场趋向于零。 Bh = μ0nih;其中，B是磁场，h是回路b的轴向长度，μ0是真空磁导率，n是单位长度的线圈数，i是电流。 所以，磁场是 B = μ0ni。这个方程只对空心的螺线管有效。假设，螺线管内中含有金属芯(例如铁芯)，则虽然其它参数不变，磁场的大小会有所改变。用方程表达 B = μ0μrni;其中，μr是金属芯的相对磁导率(relative permeability)。 磁场又可以用金属芯的磁导率μ = μ0μr来表达为 B = μni。 机电螺线管 机电螺线管常见于电子弹珠台、点阵式打印机、燃料喷射装置等等。机电螺线管是由电磁感应线圈，卷绕于可移动的不锈钢或铁材质的电枢(armature)外面，所组成的机电原件。当感应线圈乘载电流时，会有磁场产生，感应线圈变成1个电磁铁，吸引或排斥电枢，造成电枢的移动。这机制所给出的机械力可以用来操控其它机械(像气控阀或液压阀)。机电螺线管给出的是近距离作用力;对于远距离，作用力会显得微弱。由于可以用控制电路直接控制，机电螺线管的反应时间非常快速。 29 螺线管气控阀 螺线管气控阀是1种开关，运送空气给气控原件。后者通常是某种致动器。螺线管是由1个小尺寸线性螺线管与1个平衡的，易移动的金属芯组成的。螺线管可以控制金属芯的位置，引导气体流往正确的进气口。这共同组成的气阀，使得小量的电流施加于螺线管，就能够引导高气压的气体，通常高至100 psi(7 bar, 0.7 MPa, 0.7 MN/m2)。有些螺线管的操作规格远超过这气压。 螺线管气控阀的操作原理就好像晶体管，允许使用少量的讯号来控制很大的元件。它也是电子控制器和气控系统之间的接口元件。 螺线管液压阀 一般而言，螺线管液压阀的运作原理类似于螺线管气控阀。主要的不同处是，螺线管液压阀控制液压油的流动，液压通常大约为3000 psi(210 bar, 21 MPa, 21 MN/m2)。在航空制造业里，液压机械使用螺线管来操控液压油的流动致动器，给予致动器足够的力量来弯曲钛金属板。 螺线管操控的阀门常常用于农业灌溉系统。在这里，使用相当便宜的小尺寸螺线管来开启或关闭1个小前向导阀，让少量的水施加液压于活塞。后者机械地耦合于主阀门，有足够的力量来开关主阀门。 变速器螺线管(transmission solenoid)依赖机电作用力来 30 调整液压油流过自动变速器的流量。离合器螺线管通常装设于变速器的阀体内部。 汽车起动器螺线管 在汽车内，起动器螺线管(starter solenoid)是汽车起动器(starter)系统的一部分，又称为起动继电器。当驾驶者转动钥匙来发动汽车时，车子的电池送出一小股电流到起动器螺线管，关闭一对重形接触。这动作允许电池送出1大股电流到汽车的起动器马达，供给马达的起动。 相关结构 螺线管螺线管 solenoid 【细胞生物学】 真核细胞染色质包装的二级结构。有组蛋白H1存在时，直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，形成外径30nm、内径10nm、螺距11nm的1种染色质结构;螺旋的每圈有六个核小体，组蛋白H1对这一结构的稳定起重要作用。(图) 【电磁学】 (也叫线圈 coil) 由导线均匀绕成的圆筒形线圈，其长度远大于其直径。直流电通过导线时产生磁场，把插棒式铁心吸进螺线管中;插棒式铁心的运动常用于驱动开关、继电器或其他装置。 螺线管的磁性大小与线圈匝数,线管粗细,铁心有无,铁心粗细,线圈疏密,铁心材料,通过电流大小,线圈材料,电压大小有 31 关. 通电螺线管的极性跟电流方向的关系，可以用安培定则来判定:用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极 相关资料五 : 测量螺线管的磁场 实验报告 试验题目:测量螺线管的磁场 实验目的:是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.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 B??0nI 2{?11 (1)222222[R?(x?l)][R?(x?l)] ?72x?lx?lN 式中?0?4??10N/A,n?2l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，在螺线管内部磁场近于均匀，只在端点 32 附近磁感应强度才显著下降。当l>>R时， 1B??0nI与场点的坐标x无关，而在螺线管两端B?2?0nI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。 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中通过一个低频的交流电流i(t)?I0sin?t时，在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场 B(t)?CPi(t)?B0sin?t (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，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 ??N1S1B(t)cos? (3) 根据法拉第定律，线圈中的感生电动势为 d?dB(t) E(t)??dt??N1S1cos?dt ??N1S1?cos?B0cos?t 33 2 ???N1S1?cos?B0sin(?t?) (4) 2 通常测量的是电压的有效值。设E(t)的有效值为V，B(t)的有效值为B，则有 V?N1S1wBcos? (5)由此得出磁感应强度 V B?NS?cos??2?2Nr2fcos? (6)1111 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cos??1，则螺线管中的磁感应强度为 V VB? 2?2N1r12f (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。 实验内容: 1.究螺线管中磁感应强度B与电流I和感生电动势V之间的关系，测量螺线 管中的磁感应强度。 3 ?记录参数:螺线管A的半径2R=32.50mm.长度2l=30.00cm总匝数N=3860匝，探测线圈A1的半径2r1,21.00 和总匝数N1=335匝。 34 ?按图6.3.2-2接好线路。A和A1两个中心点的距离代表磁场场点坐标x，其值由装置中的直尺读出。取x=0，低频信号发生器频率分别选取为f=1500Hz、750Hz、375Hz。调节信号输出使输出电流从15.0mA至50.0mA，每隔5.0mA记录相应的感生电动势V值。将数据列表 如下: V—I曲线如图所示: 0...................99887766554433221105050505050505050505 101520Y感应电动势/v 25303540455055 X电流/mA 4 结果分析:?通过螺线管电流强度相同时:电流频率越高，在其磁场内的线圈产生的电动势越高，进而推出磁感应强度越强。 ?电流强度相同时:电流频率越高，在其磁场内的线圈产生的电动势越高，进而推出进而推出磁感应强度越强。 ?综合??得到:螺线管产生电场的强度与通过的电流及电流的频率成正比关系。 (3)x=l，频率和电流分别取f=1500Hz、I=12.5mA;f=750Hz，I=25.0mA; f=375Hz，I=50.0mA，测出对应的V值。将数据列表 如下: 35 得出结论:在误差范围内可以认为所产生的三组电动势相等，进而磁感应强度相同。观察数据可以发现，所产生的电动势与电流和频率的积相关，积相同则电磁感应强度相同。该结果符合公式:B(t)?CPi(t)?B0sin?t公式中B0中含有频率。 (4)从以上测量数据中取出x=0，f=750Hz，I=25.0mA和对应的V=0.188v，再取x=l，f=750Hz，I=25.0mA和对应的V=0.082v。数据代入: 4??10?7?12866?0.025B1??2?0.30.152??1??2???0.0325??0. 15??????2?12?2?4.02?10?4T 5 V0.188?4 B`1?2?2?3.44?10T2 2?N1rv2??335?0.0105?7501 4??10?7?3860?0.025B2?? 2?0.3 0.3 2 ??1??2???0.0325??0.3? ?????2? 36 1 2 ?2.02?10?4T V0.082?4 B2`???1.49?10T 222 2?N1r2??335?0.0105?7501v B1B`4.023.441 ??1.99?2.??2.3?2 表明比较分析:B2.02B`21.492 1 符合图6.3.1磁场分布图。磁场强度在螺线管两端B?2?0nI为内部B值 的一半。另外比B`1?B1 B`2?B2 分析原因:可能是他们都是通过线圈测量的， 公式?没有公式?计算精确。 2量直螺线管轴线上的磁场分布 (1)仍按图6.3.2-2接线。取f=1500Hz，当x=0时调节信号发生器的输出，使毫伏计用某量程时有接近满刻度的指示，记录下此时的V值。 移动探测线圈A1，每隔1.0cm记录对应的V值，特别记下x=l时的V值。当x>12cm时，每0.5cm记录一次V值，直至x=18.0cm为止。将数据列表如下:作出V(x)-x曲 37 线: Y 感应电动势/v- V 根据 B?2?2Nr2f知:B与V成正比，所以该图与B(x)-x相似。 11 曲线特征: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 1B??nIB??降。当l>>R时，而在螺线管两端0与场点的坐标x无关，20nI 为内部B值的一半。 Vx?l0.448??0.448?0.5。 (2)计算V1x?0 B0??0nI 2?2l ?R2?l1 22???0nl ?R2?l1 22???0nl ??1??2???0.0325??0.15??????2?212??0nl0.15 7 38 Bl??0nI 2?2l ?R2?4l1 22???0nl ?R2?4l1 22???0nl ??1??2???0.0325??0.3??????2?212??0nl0.30 B00.30V??2 根据 B?Bl0.152?2N1r12f知:B与V成正比，所以该图与B(x)-x相似。所以应为 3.观察互感现象 (1)仍按图6.3.2-2接线，接入毫安计。选取0?x?l中任意一个位置，取f=1000Hz，I=45.0mA，记录此时的V值。不改变A和A1的相对位置，以及f和I，把A1改接到信号发生器上，把A接到毫伏计上，记录此时的V. 数据如下:f=1000Hz，I=45.0mA 。V1?0.488v...V2?0.489vV1?0.488v...V2?0.489v在误差范围内可认为认为二者相等。螺线管和线圈本质都是线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，不仅在自身线圈中产生自感电动势，同时在邻近的其它线圈中还产生感应电动势。这种由于一个线圈中电流发生变化而在附近的另外一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象。这种感应电动势叫做互感电动势。所以会相同。 39 思考题 用探测线圈法测磁场时，为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电流，而不能通过高频交流电流, 答:螺线管有通低频阻高频的特性，如果用高频电流，电流被阻挡，螺线管中电流会很弱，不利于实验的进行。 8 12。 以上关于“[通电螺线管的磁场]”的信息由网友上传分享，希望对您有所帮助 ，感谢您对就爱阅读网的支持～ 40