直导体的磁场 3.docx
《直导体的磁场 3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直导体的磁场 3.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
直导体的磁场3
直导体的磁场（88）
学生：
张培
PB07013024
一、实验题目：
直导体的磁场
二、实验目的：
1、直导体附近磁场的磁感应强度与直导体中电流的函数关系；
2、直导体附近磁场的磁感应强度与距直导体的距离的函数关系。
三、实验原理：
根据Biot-Savart定律，一根长AB的直导线通过的电流强度为I，直导体外一点Q处的磁感应强度为：
方向为右手定则或按电流I方向与矢径r方向的矢积方向决定。
当Q点距离导线很近时，
（1）
图1.求载流直流导线的磁场
四、实验设备：
①各种形状导体4套；②大电流变压器；③电源15VAC/12VDC/5A；④特斯拉表；⑤霍耳元件探针；⑥钳形电流计；⑦万用数字电表；⑧米尺；⑨支撑杆、连接导线等。
五、实验内容
1、实验设备安装与调节，满足可测的实验要求：
实验设备如图安装，注意各个接头一定要接触紧密。
调节电源3中心的旋钮，改变通过导体的电流，从钳形电流计6所连接的万用电表（放在交流电压的200mv档）可直接读出导体内的电流的大小（1mv＝1安培）。
将霍耳元件探针5（注意不要将其与导线接触）放在距离导线的指定距离处在特斯拉计的显示窗口就可以读出该处的磁感应强度B。
2、将霍耳元件放在距导线1cm左右处，从0开始调节导线中的电流，从40安培开始每隔10安培左右读一次磁感应强度的值，直到100安培。
自行设计表格记录下相应实验数据。
3、使电流保持在90安培，改变距离r（从10cm－0.5cm）。
4、作出以上两实验的曲线，用作图法或最小二乘法求出m0的值（注意单位用SI国际单位制）
5、改变导线形状，再按上述步骤重复做实验，分析结果得出你的结论，并用理论拟合来说明结论的正确性。
六、实验数据记录
（二）r=1cm
（一）r=1cm
I/AB1/mTI/AB2/mT
400.56400.48
500.71500.61
600.85600.74
700.99700.87
801.14801.00
901.28901.13
1001.26
（三）r=1cm（四）圆心
I/AB3/mTI/AB4/mT
200.36100.16
250.45200.33
300.55300.51
350.65400.67
400.74500.84
450.84601.01
701.17
801.35
901.53
（五）I=90A
r/cmB1/mT
100.05
9.50.06
90.07
8.50.08
80.08
7.50.10
70.11
6.50.12
60.14
5.50.17
50.2
4.50.23
40.26
3.50.35
30.42
2.50.51
20.62
1.50.83
11.22
0.52.25
（六）I=60A
r/cmB2/mT
100.07
9.50.07
90.07
8.50.07
80.07
7.50.07
70.07
6.50.07
60.07
5.50.08
50.09
4.50.1
40.11
3.50.14
30.21
2.50.27
20.38
1.50.61
10.97
0.51.72
（七）I=30A
r/cmB3/mT
80.03
7.50.03
70.03
6.50.04
60.05
5.50.06
50.07
4.50.08
40.1
3.50.12
30.14
2.50.2
20.28
1.50.33
10.52
0.50.86
（八）圆心I=30A
d/cmB4/mT
00.51
0.50.50
10.44
1.50.38
20.35
2.50.27
30.22
3.50.17
40.14
4.50.10
50.08
5.50.07
60.05
6.50.04
70.03
7.50.02
80.02
8.50.02
数据处理：
（一）采用如下图形状导线：
固定r=1cm,变化I，记录相应B值，作出B-I曲线如下：
[2008-10-2200:
37"/Graph9"（2454761）]
LinearRegressionforData1_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.041.18316E-16
B0.0131.6252E-18
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
18.59975E-177<0.0001
------------------------------------------------------------
求得
误差分析：
查资料知真空磁导率
而本实验测得结果与真实值相对误差为35.0%。
原因有下：
（1）未考虑环境中其他线圈对该处磁场的影响
（2）r=1cm与线圈长度相比仍较大，采用上式求解误差较大。
（3）地磁场对测量的影响。
（二）采用如下图形状导线
变化I，测出r=1cm处感应磁场B值，作出B-I曲线如下：
[2008-10-2200:
39"/Graph10"（2454761）]
LinearRegressionforData3_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.012480.0052
B0.014377.73718E-5
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.999940.003246<0.0001
------------------------------------------------------------
求得
误差分析：
查资料知真空磁导率
而本实验测得结果与真实值相对误差为30.0%，原因如上。
（三）采用如下图形状导线
变化I，测出r=1cm处感应磁场B值，作出B-I曲线如下：
[2008-10-2200:
44"/Graph11"（2454761）]
LinearRegressionforData4_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.027520.0052
B0.019261.54744E-4
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.999870.003246<0.0001
求得
误差分析：
查资料知真空磁导率
而本实验测得结果与真实值相对误差为5.3%。
由于本实验中磁场强度应为两导线产生感应磁场叠加，而两线间距为7cm，即测量点距右侧导线距为8cm，产生磁场和左侧导线相比被忽略。
但实际上仍起到加强作用，故致使本次所测
比前两次大，其余误差原因如前。
（四）采用如下图形状导线
变化I值，测量其圆心处感应磁场B，作出B-I曲线如下：
[2008-10-2200:
48"/Graph12"（2454761）]
LinearRegressionforData9_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.008890.00467
B0.0178.29356E-5
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.999920.006429<0.0001
积分得
=
又圆圈半径R=3.5cm
=
求得
与真实值仍有差距，可能原因为：
（1）完全人眼目测，测量存在误差。
（2）未考虑环境中其它导线对该处磁场的影响。
（3）地磁场的影响。
（五）采取
（一）中线圈重新进行实验，固定I=90A，记录距离导线不同处的点的磁场强度B，绘图如下：
[2008-10-2200:
55"/Graph14"（2454761）]
FitData10_Btoy0+A1e^（-x/t1）+A2e^（-x/t2）:
Chi^2/DoF6.69059E-5
R^20.99981
ParameterValueError
---------------------------------------------
y00.038740.00603
A11.333420.05242
t12.34580.09356
A24.140560.14878
t20.386050.01805
[2008-10-2400:
40"/Graph5"（2454763）]
LinearRegressionforData11_B:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.012280.01354
B1.183450.02397
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.996330.046720<0.0001
--------------------------------------------------------
升级会员 