双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进

针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足,提出一种设计方法,采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分,同时还可以测量螺线管内的叠加磁场,可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质,并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。     

交变电流调制下磁光材料介电常数对螺线管内部轴向磁场的影响

基于磁光调制的方位测量系统的关键技术是磁光调制技术,交变电流驱动的含磁光材料螺线管内轴向磁场的精确表达至关重要,但是目前关于磁光材料参数特性对磁场的影响研究甚少。以磁光材料TGG晶体为例,研究了TGG介电常数变化对螺线管内部轴向交变磁场的影响。首先,当螺线管内部磁光材料的介电常数不变时,利用麦克斯韦方程建立正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场模型;然后根据TGG的材料构成,通过分子模拟软件VASP获得TGG的介电常数随调制信号频率变化的函数;最后将此变化函数引入到已经建立的交变磁场模型中,获得TGG介电常数变化对正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场的影响。结果表明:随着调制信号频率的增加,TGG晶体的介电常数减小,造成螺线管内部轴向磁场幅值衰减变缓、磁场相移衰减中的急速衰减阶段提前,且衰减速率更快。该研究思路与方法为进一步研究磁光材料对螺线管内部磁场、方位失调角测量精度的影响提供了参考。     

霍尔效应实验数据的新应用——提取副效应与螺线管参数

基于霍尔效应测量通电螺线管内部磁场的实验数据,提出了评估霍尔元件副效应的方法,包括霍尔元件的不等势电压降以及能斯托效应和里纪-勒杜克效应引起的附加电势,并详细讨论了它们对结果的影响.进一步,借助Origin软件,利用通电螺线管磁场分布的理论公式拟合相应的实验数据,非常准确地估测了螺线管的基本参数,包括螺线管总匝数、长度及平均半径等.     

集成霍尔传感器特性测量与应用实验的改进

对大学物理实验中集成霍尔传感器特性测量与应用实验的进行了改进.提出了用专门的螺线管测量灵敏度,使用2片正交放置的霍尔片测量待测通电螺线管中磁场磁感应强度,并给出了具体的测量步骤和电路设计以及测量结果.     

磁光调制方位传递系统中螺线管近轴区磁场影响分析

磁光调制方位传递系统中,交变电流驱动内置磁光材料的螺线管磁场至关重要,直接关系到方位信息的传递精度。研究了交变电流驱动的螺线管内磁场对方位信息传递精度的影响。首先,利用麦克斯韦方程构建空心螺线管电磁场模型,分析驱动信号频率对磁场的影响;然后结合安培环路定律建立内置磁光材料的螺线管内部磁场模型;最后分析无松弛极化介质、松弛极化介质、驱动信号频率等对系统方位传递精度的影响。结果表明:驱动信号频率是影响系统方位传递精度的重要因素,且方位传递误差存在规律性;无松弛极化介质与松弛极化介质对系统方位传递精度的影响程度相当。该结果为研究磁光调制方位传递系统的方位传递精度与系统优化设计提供了参考。     

霍尔效应测量螺线管磁场的研究

根据毕奥—萨伐尔定律,得出了螺线管轴线上的磁场分布解析表达式,由霍尔效应实验原理,对其实例进行测量,利用Mathematic软件,对螺线管轴线上的磁场分布进行数值运算,把理论结果与实验结果进行比对,发现吻合度很好。     

一种霍尔效应测量磁场的设计方法

针对大学物理实验中＂霍尔效应法测量磁场＂项目只能测长直螺线管轴线上一维稳恒磁场分布的不足,提出一种设计方法,来测量任一未知稳恒磁场的二维分布,进而可扩展到测量三维分布。可使学生深刻全面理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质,并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出,培养学生的创新意识。     

霍尔元件测螺线管磁场分布实验的改进

现用霍尔元件测螺线管磁场分布实验仪为提供1×10 2T的磁感应强度,采用增大螺线管线圈层数和电流的方法.由于管内温度高,霍尔元件易损,实验数据也不稳定.本文以集成霍尔元件代替锗霍尔元件,可在线圈安匝数较小的条件下,使测量数据稳定、准确,且教学效果很好.     

铝环在交变磁场中所受安培力的分析与探讨

针对铝环处于通以交变电流的螺线管上方跳起、悬浮的现象,分析影响铝环在交变磁场中所受平均安培力的因素。定量分析表明,在跳环实验中,铝环始终受到通电螺线管电流的平均安培力作用,其方向竖直向上,在交变磁场中铝环所受平均安培力与铁芯的相对磁导率、线圈的匝数、角频率、线圈电流的有效值、铝环的电感量、铝环的半径、铝环的电阻值、线圈与铝环间的互感系数等因素有关。     

霍尔元件的动态特性曲线的测量及研究

以实验手段研究了霍尔元件在交变电流及交变磁场下的动态特性.实验以霍尔效应实验为基础,改变其中某一自变量,通以交变信号并保持其他条件不变,观察实验现象,得出霍尔电压的幅频特性以及相频特性.从实验结果可以看出霍尔元件的动态特性与静态特性有很大的不同.     

智能磁场测量仪的原理和设计

阐述了基于光栅传感器和霍尔传感器以及单片机技术的智能化磁场测量仪的工作原理和设计方法.增加了光栅位移传感器测量位移,利用8032单片机内部功能,结合传感器技术,实现工作电流和励磁电流自动切换.该仪器可实现自动对螺线管内逐点霍尔电压和磁感应强度的实时测量以及清晰显示磁场分布曲线等功能.     

用Origin7.5处理霍尔效应测量螺线管轴向磁场的实验数据

通过用Origin7.5处理霍尔效应测量螺线管轴向磁场实验的三方面的数据,体现该软件在处理数据统计和绘图功能上的简便操作性。     

通以交变电流的长直螺线管内部磁场和电场的分布

通过求解麦克斯韦方程组，得出通以交变电流的长直螺线管内部的磁场和电场的分布，并讨论解的物理意义。     

复合外场中磁光薄膜(BiTm)3(FeGa)5O12缺陷周围磁畴壁的形貌特征

用自组装系记录了外场分别为均速率增加的直流磁场，低频交变磁场和它们同时存在时，磁光薄膜（BiTm)3(FeGa)5O12一种缺陷周围磁畴壁的形貌特征。分析表明：三种不同取向磁畴壁的交界处往往是磁光薄膜的缺陷所在处；在低频交变场下，该缺陷区域出现无畴条块或区域，在直流场中无此现象。在低频交变场以及复合外场下该缺陷周围磁畴壁形成椭圆形图案。     

基于霍尔效应测量电磁辐射的研究

电磁辐射带来的危害近些年来逐渐引起人们的关注,研究便携式电磁辐射检测仪成为当下的一个热点。为了探究利用霍尔效应测量电磁辐射的方法与效果,我们利用AH49E线性霍尔传感器进行实验。首先让霍尔元件表面垂直于磁场方向,分别对静磁场和交变磁场的强度进行了测量,实验结果很好地验证了利用霍尔元件测量电磁辐射的可行性;接着,让3个霍尔元件相互正交,从而得到一个简易的全向探头;将全向探头固定在与磁场方向呈不同夹角的位置,进行验证实验,结果显示全向探头可以很好地测量任意方向的磁场强度。     

两种载流螺线管轴线上磁场分布函数的比较

单层螺线管分布电容较小,常用于频率较高的电路中,多层螺线管与同体积的单层螺线管相比,容易获得较强的磁场,常用于低频或直流电路中.在物理实验中,后者比前者更为常用,因此,有必要对多层螺线管进行分析,并对两种螺线管进行比较. 一般多层密绕螺线管的轴向剖面如图所示,斜线区表示绕组.其内半径为R_1,外半径为R_2,长度为L,总匝数为N.下面     

霍尔效应法测磁场实验误差研究

从机理上研究了霍尔效应法测定螺线管磁场实验的主要误差来源,分析了误差因素的具体特点,导出了准确的计算公式,成功消除了主要误差,研究结果表明:霍尔效应附效应产生的电势差和接触电势差以及不对称因素导致的误差均可采用对称测量法予以消除,这为霍尔效应实验教学与研究提供了更为清晰的理论参考和更为精确的测量方法。     

螺线型爆磁压缩发生器的初始瞬态磁场分布

研究了螺线管型爆磁压缩发生器中金属套筒的一维磁扩散模型,分别导出了不同边界条件下的近似解析表达式,分析了瞬态磁场分布的特点,指出了经典趋肤深度计算公式的高频局限性,得出了能够同时反映高频与低频特性的磁场分布与相应趋肤深度的近似解析结果.     

求任意形状截面无限长直载流螺线管磁场的一种方法

在电磁学中,无限长直载流螺线管的磁场是一个基本与核心的问题,为了得到这一系统的磁场,通常的做法是：先就圆截面情况计算,然后把截面为任意形状无限长直螺线管看成是由无数大大小小的圆截面螺线管叠加而成,由此得到螺线管内的磁场均匀而管外磁场为零的一般结论.这里给出了一种推导截面为任意形状无限长直螺线管内外磁场的直接方法.先计算螺线管表面一窄条的磁场,再算总磁场.这种方法物理图像清楚,数学过程简单,可以在教学中加以应用.     

基于麦克斯韦方程的交变电流长螺线管磁场

为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理,利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先,利用麦克斯韦方程,分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型,并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件,得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布;其次,通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式,从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布;最后,通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响,并得出结论:方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变,驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处,磁场的方波特性较好。