安培力演示实验的改进

有的教科书在“安培力、磁感应强度”一节中，为了说明安培力现象和安培力大小的决定因素，介绍用4根导线把1根直导线悬吊在3个并列的蹄形磁铁两极间来进行实验演示，导线通电后，根据导线摆动的角度来比较安培力的大小．     

小议安培力

编辑同志 :本人在学习文献 [1 ]的过程中感到§ 1 1 -8“磁场对载流导线的作用”中对安培力起源的解释有值得商榷之处 .文中说 :“这些正离子所受霍耳 (应为霍尔———编者注 )电场的合力的宏观效果便是电流元在磁场中所受的安培力ｄＦ =ｄＮＦ+=-ｄＮｅｖ×Ｂ =-ｎＳｅｖｄＬ×Ｂ =ＩｄＬ×Ｂ (1 1 -3 9)式中ＩｄＬ =-ｎｅｓｖｄＬ ,……”以上这段文字对安培力来源的说法并不确切 .因为正离子所受到霍尔电场的合力也有其反作用力 ,这个反作用力便作用在导线上、下两侧面上 ,而正离子与导线上、下两侧面同属于导线这个系统 .正离子受到的霍…     

安培力的冲量公式应用

感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BLI.在时间△t内安培力的冲量F△t=BLI△t=BLq=BL △φ/R式中q是通过导体截面的电荷.在一定条件下,利用该公式解答问题十分简便.     

电流在磁场中的受力及运动

安培定律是研究任意形状载流导线在磁场中受力问题的基础,安培力作为通电导线所受的外力参与受力分析,产生了通电导体在磁场中的平衡、加速和做功问题.对物体进行受力分析时,注意安培力大小和方向的确定.     

船载系泊状态下基于原子重力仪的绝对重力测量

重力场是反映地球质量分布及变化的重要参数,动态重力测量在地质调查、地球物理、资源勘探等领域有着重要应用.目前动态重力测量均基于相对测量原理,动态相对重力仪存在零点漂移问题,影响其测量性能.动态绝对重力仪可以为相对重力仪提供同步同址校准,解决其长漂问题,因此备受关注.本文基于原子重力仪和惯性稳定平台,搭建了一套船载绝对重力动态测量系统,并在船载系泊状态下开展了绝对重力动态测量实验.经评估,船载系泊环境下的重力测量灵敏度为16.6 mGal/Hz^-1/2,1000 s积分时间内重力测量的分辨率可达0.7 mGal.通过两周的绝对重力测量,评估了系统的稳定性.为了评估绝对重力的动态测量精度,将船上测量点与码头高精度绝对重力基准点的绝对重力值进行了比较,两点之间的绝对重力值差及其不确定度评估结果为(–0.072±0.134)mGal.本文结果为海洋相对重力仪的同时同船校准提供了一种新方案.     

安培力定量演示装置设计与实验研究

利用单盘天平、磁极、教学用的电表、变阻器等器材自制了安培力定量演示装置.该装置通过单盘天平可计算出安培力,并与电流计所示值及裸导线长度做比较,得出定量的结论.     

伏特和欧姆的最新实用参考标准

自1990年1月1日起,国际上将统一采用伏特和欧姆的最新实用参考标准,它们分别基于约瑟夫森效应和量子霍耳效应。伏特和欧姆在SI制中都是导出单位,而电学量中的安培才是基本单位,它定义为“在真空中,截面可忽略的两根相距1 m的无限长的平行圆(截面)直导线内通以等量恒定电流时,若导线间相互作用力在每米长度上为     

绝对重力仪的技术发展:光学干涉和原子干涉

绝对重力仪是直接开展绝对重力测量的精密计量仪器。绝对重力测量是指对地球表面重力加速度值的直接测量,其在地球科学和计量科学等领域都有十分重要的应用。历史上最早的绝对重力测量约在1590年。1590~1960年,主要利用摆仪的摆长和自由摆周期来开展绝对重力测量。自1960年起,随着激光技术的发明,高精度绝对重力测量有了新的发展,人们开始利用宏观物体自由运动(自由下落或上抛)的方法开展绝对重力测量,形成了激光干涉绝对重力仪。1991年,美国斯坦福大学朱棣文教授小组首次利用冷原子团的自由运动进行绝对重力测量,实现了第一台原子干涉绝对重力仪。中国计量科学研究院是我国最早开展绝对重力仪研制的单位,本文结合中国计量科学研究院绝对重力仪研制经验,综述了激光干涉绝对重力仪和原子干涉绝对重力仪的技术发展,尤其是激光技术的发明对绝对重力仪的技术发展带来的革命性技术变革。     

用计算电容法绝对测定电学阻抗

一、引 言 电阻的绝对测量是电测量技术的基础性工作之一.用绝对测量法定义的欧姆值ΩABS与　绝对安培AABS一起可导出所有的其他电学单位,因此电阻的绝对测量是一个独立完整的电测量体系中必不可少的一部分.另一方面,此项工作与基本物理常数的测定与平差也有密切的关系.我们知道。有一些物理常数的测定是与绝对安培AABS相联系的(如γ′p),还有一些则与绝对伏特VABS相联系(如2e/h).在SI单位制中只定义了AABS.VABS需由方程 VABS=AABSΩABS(1)导出.因而在测定了这一类物理常数时,需引入比例量ΩBI-69是保存在国际计量局的欧姆…     

新型高精度绝对重力仪

精密测量地球表面的重力加速度(g, 常用值9.81 m/s²) 是探测地球重力场的重要途径, 已广泛应用于计量、测绘、地质、地震与资源勘探等领域. 随着我国"2000国家重力基本网"和"中国地壳运动观测网络"的建成, 对高精度绝对重力测量的需求日益增加. 为深入研究现有绝对重力测量技术可能存在的系统误差, 并满足国内多个领域对高精度绝对重力仪的迫切需求, 自主研制T-1型可搬运式高精度绝对重力仪样机, 采用经典的真空自由落体方案, 通过激光干涉测量和数据拟合方法获得重力加速度值. T-1型绝对重力仪主要包括以下几部分: 高真空度自由落体装置、小型化激光干涉测量装置、超低频垂直隔振系统、高速信号采集系统、仪器控制与数据处理系统. 绝对重力测量的长度基准为稳频He-Ne激光器, 时间基准为铷原子钟, 这两项现有基准的测量不确定度都优于1× 10^-9. 测试结果表明, T-1型绝对重力仪在12 h内重力测值的标准差可优于1 μupGal (1 μupGal = 10^-8 m/s²), 测量结果的复现性优于3 μupGal, 可实现微伽量级不确定度的精密重力测量, 有望在我国多个关键领域发挥重要应用.     

安培力的连续演示法

载流导线在磁场中受安培力的作用是大学物理教学中的一个重要的内容．如果在课堂上加以演示，则会起到加深理解，增强记忆，激发学生学习兴趣的效果．已有的此类演示仪器按结构型式大体可分为三种．一种是导轨型，即将导线水平放置在导轨上并置于磁场中．当通电后，载流导线受安培力的作用沿导轨水平移动一小段距离而停止；一种是悬挂型，即将导线悬挂起来并置于磁场中．当通电后，载流导线受安培力作用离开平衡位置一小段距离而停止；第三种是旋转型即巴罗轮．通电后，巴罗轮可连续转动，它可以让学生连续观察，但要想让其有明显的连续转动…     

基于原子重力仪的车载静态绝对重力测量

目前大多数原子重力仪的装置复杂、体积庞大、环境适应性差,不能应用于野外进行绝对重力测量,这限制了原子重力仪的应用领域.本文利用自研的小型化原子重力仪,集成了一套车载绝对重力测量系统.该系统主要由原子重力仪、被动平台隔震系统、位姿平台调平系统、差分GPS测高系统、不间断电源供电系统及车载空调温控系统等组成.首先,本文对该测量系统的车载环境适应性进行了评估,发现在野外40℃高温、8°大倾角普通路面的环境下,该系统仍然能够正常工作;其次,介绍了车载绝对重力测量的实验步骤及数据处理方法,并测量了车头朝向对绝对重力测量的影响.最后,在野外平坦路面上进行了重复测线工作,评估了系统的内符合绝对重力测量精度,结果约为30μGal;在野外大倾角山体路面,通过测量不同海拔高度点的绝对重力值,得到了地球的垂直重力梯度值,约为-231(36)μGal/m.本文结果为野外绝对重力勘测提供了依据.     

浅议安培力与洛伦兹力

关于安培力与洛伦兹力,现行中专物理教材提到:“(磁场)作用在通电导线上的安培力,只不过是作用在运动电荷上的力(洛伦兹力)的宏观表现”.高级中学课本《物理》甲种本上说“安培力可以看成是这一段通电导体中所有定向运动的电荷所受洛伦兹力的总和”.那么定向运动的电子所受到的洛伦兹力是怎样成为载流导体的安培力的?本文就此问题谈谈自己的一点看法. 1 磁场中静止的载流导体如图所示的载流导体,电流强度为I,处在方向向左的匀强磁场B中,因为载流导体中每个定向运动的电子,都要受到一个洛伦兹力f_L的作用,其大小F_L=evB,方向沿 Z,这导致导体A侧出现负电荷的堆积,B侧出现正电荷的堆积,结果在载流导体上下两侧产生一个U_(BA)的电位差,形成一个沿 Z的横向电场E,故每个定向运动的电子受到一个沿—Z     

“磁感应强度演示”实验的改进

现行新课标人教版高中《物理·选修3-1》教材第83页,要求演示"影响通电导线受力的因素"实验,此实验属于定性演示,按课本上要求,"3块相同的蹄形磁铁并列放置可以认为磁场是均匀的,将1根直导线悬挂在磁铁的两极,导线的方向与磁感应强度的方向垂直,有电流通过,导体将摆一个角度,通过这个角度我们可以比较安培力的大小.分别接通‘2,3’和‘1,4’可以改变通电部分的长度.电流由外部电路控制.先保持导线通电部分的长度不变,改     

从能量角度分析电磁感应模型

对中学物理电磁感应问题中比较复杂的模型,其能量转化也相对复杂.如系统中有的导体在克服安培力做功,有的安培力在对导体做功,而又可能涉及其他外力的功,如牵引动力、重力、摩擦力的功等.弄清这些系统的能量转化过程才能深入认识这些模型.     

受简谐激励载流导线的三次超谐共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的三次超谐共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Duffing方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足三次超谐共振情况的一次近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析直流、交流、调谐值、张力、激励等对系统的影响.     

无限长直电流对共面圆电流的安培力

利用恒定磁场的安培环路定理、 安培定律和高等数学知识, 详细推导了d>R和d R时安培力与d有关, 但是当d相似文献   

矩形与圆形截面载流平行双导体间安培力研究

截面形状不同的载流导体在空间中的磁场分布以及对其他导体的安培力,在实际工程应用中有重要意义.本文从理论上分析计算无限长矩形截面和圆形截面载流导体磁场分布,进而对两根平行的矩形截面导体间、圆形截面导体间的安培力进行分析,并利用Matlab软件对磁场分布和安培力做了模拟.结果表明:矩形截面载流导体的磁感线呈近似椭圆状;两平行矩形截面载流导体间的安培力不仅与距离、截面尺寸有关,当距离、截面尺寸一定时还和放置的方向有关.当边长比a/b1时,安培力小于同样面积和载流密度情况下的圆截面导体,且a/b值越小,作用力越大,当a/b1时,大于同样载流情况下的圆截面导体,但随着导体间距增大作用力的差别越来越小.     

如何判断安培力的方向

现行高中教材(必修)第二册第76页介绍的左手定则是用来判断安培力方向的.其内容为:"伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的受力方向."用这个方法判断导线的受力方向,确实很好.而且把磁场、电流、安培力三个物理量方向的关系,在一只手上表示出来,很方便.但是,我在多年的教学实践中,发现这个定则也有一些缺点.例如,有些时候由于方位的关系,左手用起来很别扭.当磁场的方向与电流的方向不垂直时,如何让磁感线垂直穿过手心,有些费解.在磁场和电磁感应这一段内容中有用右手判断电流的磁场方向的安培定则,有用右手判断感应电动势方向的右手定则,有用左手判断安培力的左手定则.什么时候用左手,什么时候用右手,有些学生分不太清楚.基于这些原因,我想能不能用其他的方法判断.经过分析探索,找到了一些简单易行的方法,向同行们介绍以求赐教.     

基于扩展卡尔曼滤波算法的船载绝对重力测量数据处理

基于冷原子干涉仪的高精度绝对重力动态测量为海洋重力测量提供新的手段,因而备受关注.利用自己搭建的船载冷原子干涉式绝对重力测量系统,在中国南海某海域开展了一系列测量实验.在动态条件下,测量噪声的抑制对测量性能的提升至关重要.本文根据船载绝对重力动态测量系统的物理模型,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的动态绝对重力数据处理方法,对观测的原子干涉条纹数据进行了时域滤波处理,获得了绝对重力值的最优估计.基于该处理方法将航速小于2.1 km/h条件下的绝对重力测量灵敏度从300.2 mGal/Hz^1/2提升至136.8 mGal/Hz^1/2(T=4 ms).此外,将处理后的数据与利用地球重力模型(XGM2019)计算的数据进行了比对,发现两者符合度较好.这些结果证实了本文提出的数据处理方法的有效性,并为船载冷原子干涉式绝对重力测量系统的测量噪声的抑制提供了一种新的处理方法.