用沖擊電流計(jì)解讀.ppt

用沖擊電流計(jì)測(cè)螺線管內(nèi)磁場(chǎng) 蘭州理工大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心 用沖擊電流計(jì)測(cè)螺線管內(nèi)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)的測(cè)量是物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要方面 測(cè)量磁場(chǎng)的方法很多 有電磁感應(yīng)法 旋光效應(yīng)法 霍爾效應(yīng)法等 用沖擊電流計(jì)測(cè)量磁場(chǎng)是電磁感應(yīng)法的一種 由于所用儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 并具有一定的精度 能滿足一般的測(cè)磁要求 所以是測(cè)磁技術(shù)中的一種常用方法 通常用于對(duì)恒定磁場(chǎng)的測(cè)量 其測(cè)量原理也是測(cè)量磁通量 磁化曲線 磁性材料參數(shù)等的基本原理 實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 操作要點(diǎn) 數(shù)據(jù)處理 問題思考 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)儀器 待測(cè)直螺線管 標(biāo)準(zhǔn)互感器 倒向開關(guān) 通用儀器 沖擊電流計(jì) 沖擊電流計(jì) 沖擊電流計(jì)是測(cè)量電量的儀器 由于其特殊的結(jié)構(gòu) 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大 因此 當(dāng)電流瞬間通過(guò)線圈時(shí) 線圈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)不及發(fā)生變化 電流停止后 線圈才以一定的角度擺動(dòng) 線圈啟動(dòng)后 立即受到各種反力矩的作用 線圈的運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到最大位置時(shí) 瞬間停止 然后回復(fù)到初始位置 并在初始位置附近往返擺動(dòng)數(shù)次 最終停止 設(shè)通過(guò)沖擊電流計(jì)的電流 則流過(guò)線圈的電流為 沖擊電流計(jì)特點(diǎn) 1 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)靈活 懸絲結(jié)構(gòu) 2 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大 線圈短而寬 而且下面還懸吊著金屬圓盤 3 鏡尺讀數(shù)裝置 應(yīng)用光放大原理 提高讀數(shù)的準(zhǔn)確度 鏡尺裝置 光源變壓器 照明燈 沖擊電流計(jì)讀數(shù)裝置 沖擊電流計(jì)讀數(shù)裝置 讀數(shù)系統(tǒng)調(diào)整 照明系統(tǒng)調(diào)整 沖擊電流計(jì)的讀數(shù)系統(tǒng)為鏡尺裝置 線圈的懸絲上附有反射鏡 鏡尺裝置處的燈光經(jīng)450分光鏡反射照射到線圈的反射鏡上 經(jīng)反射鏡反射 射向讀數(shù)標(biāo)尺 在標(biāo)尺上可看到中間有一條黑線 讀數(shù)準(zhǔn)線 的光標(biāo) 當(dāng)線圈擺動(dòng)時(shí) 帶動(dòng)反射鏡偏轉(zhuǎn) 則光標(biāo)在標(biāo)尺上移動(dòng) 光標(biāo)的最大偏格數(shù)與線圈最大偏角稱正比 即通過(guò)線圈的電量q與光標(biāo)最大偏格數(shù)n成正比 待測(cè)直螺線管由較粗的漆包線繞制而成 電阻很小 螺線管長(zhǎng)度L 線圈匝數(shù)N1 直徑d1已知 在螺線管外套有同軸探測(cè)線圈 由細(xì)漆包線繞制 電阻較大 匝數(shù)N2已知 在聯(lián)接電路時(shí)切記不要將兩個(gè)線圈位置接錯(cuò) 否則會(huì)損壞沖擊電流計(jì) 待測(cè)直螺線管各參數(shù) L d1 N1 N2值標(biāo)注在直螺線管的銘牌上 實(shí)驗(yàn)時(shí)須記錄 待測(cè)直螺線管 實(shí)驗(yàn)裝置 標(biāo)準(zhǔn)互感器互感系數(shù)確定 在實(shí)驗(yàn)中用于電流計(jì)的沖擊常數(shù)定標(biāo) 標(biāo)有H1 K1的一對(duì)端子為初級(jí)線圈 標(biāo)有H2 K2的一對(duì)端子為次級(jí)線圈 鏈接線路時(shí)須注意 本實(shí)驗(yàn)中所用的互感器互感系數(shù)M為0 001H 標(biāo)準(zhǔn)互感器 互感器裝置 倒向開關(guān) 雙刀雙擲開關(guān) 將雙刀雙擲開關(guān)固定接線柱間交叉接線 則構(gòu)成倒向開關(guān) 當(dāng)雙達(dá)倒向右側(cè) 1 與 a 相連 倒向左側(cè) 1 與 b 相連 實(shí)現(xiàn)了電流的倒向 通用儀器 直流穩(wěn)壓電源 直流毫安表 電阻箱 開關(guān) 滑線變阻器 相關(guān)內(nèi)容清看 變阻器特性 實(shí)驗(yàn)課件 直流電流 勵(lì)磁電流 I1通過(guò)直螺線管 在螺線管內(nèi)建立起恒定磁場(chǎng) 當(dāng)勵(lì)磁電流瞬間發(fā)生突變 例如由 I變?yōu)?I 或變?yōu)? 時(shí) 螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)也發(fā)生突變 由 B至 B 或至0 變化的磁場(chǎng)在探測(cè)線圈內(nèi)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì) 由于探測(cè)線圈與電阻箱R2 標(biāo)準(zhǔn)互感器次級(jí)線圈 沖擊電流計(jì)線圈組成閉合回路 則有電流流流過(guò)探測(cè)線圈 在電流計(jì)中有電量q 使電流計(jì)線圈發(fā)生偏轉(zhuǎn) 相應(yīng)在標(biāo)尺上看到光標(biāo)移動(dòng)n格 實(shí)驗(yàn)原理 設(shè)R為探測(cè)線圈回路的總阻值 勵(lì)磁電流由 I變?yōu)?I 螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由 B變?yōu)?B 則 式中 R為探測(cè)線圈回路的總阻值Cb為沖擊電流計(jì)沖擊常數(shù)n為光標(biāo)在標(biāo)尺上移動(dòng)的最大偏格數(shù)N為螺線管的匝數(shù) 實(shí)際值為N1 S為螺線管的截面積d1為螺線管的直徑 1 一 沖擊常數(shù)標(biāo)定 當(dāng)電路中接入標(biāo)準(zhǔn)互感器時(shí)并通以電流 根據(jù)同樣的原理 沖擊電流計(jì)的線圈內(nèi)也會(huì)有電量 標(biāo)尺上同樣可看到光標(biāo)的移動(dòng) 由次可得到?jīng)_擊常數(shù)Cb為 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 二 測(cè)量螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)分布 直螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)是均勻分布的 而螺線管外的磁感應(yīng)強(qiáng)度近似為零 對(duì)于有限長(zhǎng)直螺線管 在邊緣處磁感應(yīng)強(qiáng)度明顯下降 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量螺線管的磁場(chǎng)分布情況 繪制磁場(chǎng)分布曲線 在已標(biāo)定沖擊常數(shù)后 由 1 2 兩式可得到螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 3 直螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的分布曲線具有下面的形狀 實(shí)際測(cè)量時(shí) 以螺線管中心為0點(diǎn) 測(cè)到一側(cè)的邊緣外 繪圖時(shí)根據(jù)對(duì)稱關(guān)系 作出完整的分布曲線 操作要點(diǎn) 按照電路原理圖連接電路 注意電源極性和電表極性的配合 電路中各元件的作用 G沖擊電流計(jì)A毫安表 量程500mA 250mAM標(biāo)準(zhǔn)互感器 為電流計(jì)定標(biāo) K1倒向開關(guān) 雙刀雙擲 改變電流方向K2單刀雙擲開關(guān) 切換標(biāo)準(zhǔn)互感和螺線管K3單刀單擲開關(guān) 電流計(jì)短路電鍵R1滑線變阻器 限流作用 調(diào)節(jié)電流R2電阻箱 電流計(jì)的外臨界電阻 1 標(biāo)定Cb K1合向任意端 K2合向 1 端 K3打開 接通電源 調(diào)節(jié)R1使電路中的電流 反復(fù)切換K1改變電流的方向 由或相反 記錄光標(biāo)偏轉(zhuǎn)的格數(shù) 共測(cè)量6次 為消除因電流計(jì)線圈力矩不對(duì)稱引起的誤差 每次測(cè)量都應(yīng)使光標(biāo)左右各偏轉(zhuǎn)一次 記錄數(shù)據(jù) 所得數(shù)據(jù)求和取平均值 2 測(cè)定直螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)分布 K2合向 2 端 電流改變?yōu)?按上述方法測(cè)量 在處測(cè)量6次 其它各點(diǎn)測(cè)量1次 均應(yīng)左右各測(cè)1次 注意 倒向開關(guān)切換時(shí) 應(yīng)從一側(cè)立即倒向另一側(cè) 中間不能停頓 否則電流就不是由 或相反 而是由或 當(dāng)光標(biāo)偏轉(zhuǎn)格數(shù)最大時(shí)立即記錄 當(dāng)光標(biāo)返回接近 0 點(diǎn)使 短路開關(guān)K3閉合 使光標(biāo)停下 不要讓它越過(guò)平衡點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng) 記錄數(shù)據(jù)注意有效數(shù)字位數(shù) 數(shù)據(jù)處理 一 根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)作B x圖線 由于B正比于偏格數(shù)n 可作n x圖線 用坐標(biāo)紙作圖 由圖上確定n0及n 2值 0 數(shù)據(jù)記錄表格 1 沖擊電流計(jì)定標(biāo) 2 螺線管磁場(chǎng)分布測(cè)定 2 移動(dòng)探測(cè)線圈螺線管磁場(chǎng)分布 二 計(jì)算螺線管中點(diǎn)及邊緣處的B值并與理論值