一级实验测量螺线管磁场.pdfVIP

6.3.2测量螺线管的磁场

（本文内容选自高等教育《大学实验》）

在实际应用中人们常常需要知道载流导体所产生的磁场分布。从原则上讲，利用萨伐尔

定律可以从理论上计算磁场，但在有些场合计算相当复杂。由于这个常需要用实验的方法去测

量磁场。

本实验的目的是学习测量交变磁场的法，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，

由萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P的磁感应强度为

μ0nIx+lx−l

B={1−1}（1）

2

222222

[R+(x+l)][R+(x−l)]

−72N

式中μ0=4π×10N/A,n=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

2l

管处的距离。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，在螺线管磁场近于均匀，只在端点附近磁感应强度才显著下降。当lR时，

1

B=μnI与场点的坐标x无关，而在螺线管两端B=μnI为B值的一半。无限长密绕直螺线

00

2

管是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

()=sinω时，在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场

个低频的交流电流itI0t

Bt()=Cit()=Bsinωt（2）

P0

其中CP是比例常数。把探测圈A1放在螺线管线圈或附近，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