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实验六、 磁场的描绘（新仪器） 实验六、 磁场的描绘 学号： 姓名： 实验桌号 [数据记录]（新仪器） 圆线圈平均半径：R= mm， 励磁电流波形：正弦波形，频率：f = HZ， 数显交流毫伏表：量程：Um= mV、测量误差： ±1％。 线圈匝数：N0= 1. 载流圆线圈的磁场沿轴线分布规律的测量 表6－1 取X轴坐标原点在左线圈圆心O左 处。 线圈的励磁电流I = mA[有效值(下同)]。 注：X＝标尺读数－(－52.5)。 标尺读数(mm) X(mm) UX (max)（mV） 2. 验证磁场的迭加原理 表6－2 取坐标原点在两线圈共轴的中心点O处。线圈的励磁电流：I = mA。 注：当α的示值180°时，应按 α=α指示值－360° ！ X(cm) (标尺读数) Y(cm) (标尺读数) 左线圈输入励磁电流I 右线圈输入同样的励磁电流I 左、右线圈顺串后输入同样的励磁电流I U左(mV) α左(0) α左(弧度) U右(mV) α右(0) α右(弧度) U左+右(mV) α左+右(0) α左+右(弧度) - 40.0 *3. 考察姆霍兹线圈中△B/B0=1%的匀强区（操作时间足够时选做） 取坐标原点在两线圈共轴的中心点O处。 表6－3 取UO= mV, I= mA(有效值)， 仍取频率f = HZ。 使UX＝UO ± mV或 。 Y(mm) UX (max) (mV) [数据处理] 1. 载流圆线圈的磁感应强度沿轴线分布规律 ① 磁感应强度轴线的相对分布规律 (mV) (mV) X/R [1+(X/R)2]-3/ 2 EB(相对误差) 实验得到载流圆线圈的磁场沿轴线相对分布曲线和理论上的相对分布曲线如下图（一）的(BX/B0)实验～X/R、（BX/B0)理论～X/R曲线所示。 ② 磁感应强度轴线的分布规律 线圈励磁电流(ImA) B实验（mT） B理论（mT） EB 实验得到载流圆线圈的磁场沿轴线分布曲线和理论上的分布曲线如下图（二）的BX实验～X、BX理论～X曲线。 上面两个数据处理计算表中相对误差EB/B0、磁感应强度有效值B实验、B理论及对应的相对误差EB计算式如下式： 2. 验证磁场叠加原理 对点（20.0，10.0）: U2A+B= UA+B(计算)＝ EU= αA+B(计算) = ， Eα= 对点（40.0，40.0）: 对点（-100.0，-30.0）: *3.姆霍兹霍兹线圈中△B/B0=1%的匀强区 实验得到的亥姆霍兹线圈X轴线上方的磁场均匀区域如下图。 [结果报道]——下面结果报道中的红色字部分须根据自己实验的实际情况重新书写！ 1. 测得载流圆线圈的磁感强度沿轴线的相对分布规律和分布规律如图(一)、图（二）所示。图(一)中，系列1为（BX/B0）理论～X 分布 布曲线，系列2为（BX/B0）实验～X分布曲线，实验测得的曲线与理论曲线的最大相对误差 EB│max= 两条曲线接近相似，实验相对误差 基本符合要求；图(二)(磁感强度沿轴线分布规律)中，系列1为BX实验～X曲线、系列2为BX理论～X曲线，实验测得的曲线与理论曲线的最大相 对误差 EB│max= 。两条曲线几乎完全重叠，实验相对误差很小。可见测量结果与理论结果基本吻合，说明利用感应法测绘感强度的 法是可行的。 2. 实验中分别取三个坐标值点来考察磁场叠加原理，左、右载流线圈中各磁感强度的大小、方向的合成值与左、右线圈顺向串联且通于等值电流时的磁感强度大小、方向的相对误差EU、Eα分别如下： 对点 （20.0，10.0） : EU＝ ， Eα= 对点（40.0，40.0） : 对点（-100.0，-30.0）: 从上述测量结果中可知，各测试点的磁感强度相对误差值 EU 均较小 ，其最大相对误差绝对值为 而个别点的磁感强度方向相对误差 较大，其最大相对误差绝对值为 可见磁感强度测量结果能较好地符合叠加原理结论，磁感强度方向测量偏离较大，其原因主要是 仪器 探测线圈与其导轨交合不紧，导致探测线圈位置不准确；加上该仪器的设计不方便用通过毫伏表读数的极小值来确定磁感应强度的方向。（ 因 方为当α ＝π/2或(3/2)π时毫伏表读数对α角的变化率最大，即通过探测线圈的磁通量变化率最大，此时探测线圈只要稍有转动，便可引起毫伏 表读数的明显变化。利用这一特征，可以准确地确定探测线圈的方位，明显地减少方向测量误差）。显然，若能解决以上问题，将能使磁感强 度方向测量结果完全符合