用智能手机对载流导体三维磁场的测量研究

本文利用智能手机中的磁传感器来测量载有电流的导体所激发的三维磁场。测量长直导体与不同半径圆环形导体在三个轴（Bx轴、By轴、Bz轴）方向上的磁感应强度。据实验结果显示，手机测得的磁感应强度在一定范围内与理论值较为一致。根据实验结果研究智能手机中磁传感器在误差允许的范围内对磁感应强度的测量精确度和测量范围，并分析影响精确度的因素。探究手机能否作为测量磁场的工具应用于学生实验室，在一定程度上代替昂贵的实验设备进行磁场测量实验。     

用电流天平实验来建立B=F/IL的概念

在全日制十年制高中物理课本下册磁感应强度一节的教材中,分析磁场的特性是采用了与分析电场特性相类似的方法。分析的重点在于揭示出磁场作用力F和置于磁场中的通电导体的电流强度I及其长度L之间存在着B=F/IL的关系,进而得出磁感应强度B是描述磁场特性的一个基     

研究长直电流周围磁场的实验

为了使中学生加深对磁场概念的理解,明确在长直线电流磁场中,电流强度I、磁感应强度B,场点离开导线的距离r这三个物理量之间的关系,培养学生的分析、推理能力,如有条件开设“研究长直线电流周围磁场”的学生选作实验还是有意义的。这个实验,装置简     

变电站接地网导体埋深检测方法与技术

为了获得变电站接地网导体的实际埋设深度(埋深),通过对变电站接地网注入一定频率的励磁电流,利用电磁感应方法测量地表面两个不同位置的磁感应强度,根据两个磁场与测点的位置信息,得到接地网导体的具体埋设深度.理论分析了检测方法的可行性,设计研制了检测装置,实验室实验和站内现场试验测试,验证了方法的正确性.理论分析和测试结果表...     

基于手机软件Phyphox地磁场三要素的测量

智能手机不仅给我们带来便捷的生活,也使我们能够随时随地探索自然,进行物理实验.本实验主要借助Phyphox软件,测量地磁场总磁感应强度的水平分量B_‖和垂直分量B_⊥,算出地磁场总磁感应强度B和磁倾角β,为高中物理必修3中第112页STSE学生实验提供参考.     

在教学中应引入非理想化的概念

用冲击法测磁感应强度和用磁聚焦法测荷质比,是电磁学实验教学中两个重要的实验。冲击法测磁感应强度的原理如图1所示,L_1为螺线管,L_2为探测线圈,当双刀双掷开关接通电源后反向,则L_1中磁感应强度B发生变化,L_2中产生感应电流,使冲     

磁感应强度B与F-P标准具自由光谱范围的关系

以Hg的546．1nm谱线为例,讨论塞曼效应实验中磁感应强度B与F—P标准具自由光谱范围的关系。     

安培力定量演示实验

利用铅蓄电池、旋钮式调压器和数字式电流表等器件改进了安培力演示实验,改进后的实验装置能够定量地探究了安培力F与磁感应强度B、电流I、导线长度l及B与I的夹角θ的关系     

每期一题(工科大学物理试题选登)

有一质量为 m、边分长别为 c 和 d 的矩形刚性导体框,其自感系数为 L,电阻 R 忽略不计,置于光滑水平面上.设在垂直水平面方向有一边界分明的磁感应强度为 B_0的稳恒均匀磁场(如图,导体框的 PP′边平行于磁场的边界,     

对一道电磁感应习题教学的反思

1问题的引入笔者遇一电磁感应问题,将之改编后如下.如图1所示,高为h的桌面上放置两条平行的导轨,间距为L,电阻不计.导轨右端与桌面边缘相齐,左边接一电动势为E,内阻为r的电源.在导轨上放置一质量为m,电阻为R的导体棒,整个装置放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B.闭合开关S之后,导体棒从桌面边缘飞出,落地时的水平位移为s.求:整个过程中回路产生的焦耳热.     

人体和大地是导体的实验

在初级中学课本《物理》第二册中叙述:“容易导电的物体叫做导体,金属、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液是导体”,初次接触电知识的初三学生对人体、大地是导体缺乏感性认识,可带领学生做如下实验。     

一道高考题的几个问题：解决和思考

2009年高考(江苏卷)第15题第2问: 如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计.导轨平面的倾角为α,条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直.长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成如图1类型装置,总质量为m,置于导轨上.导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未图出).线框的边长为d(d < l),电阻为R,下边与磁场区域上边界重合.将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直.重力加速度为g.     

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     

定量探究安培力的演示平台

通过强力磁铁把磁感应强度提升到10~(-1)T数量级,基于Arduino单片机,运用拉力传感器来精确测量通电导体杆受到的微小安培力,精确度可达到10~(-5)N数量级。在探究安培力与导体杆长度、磁感应强度、电流大小定量关系时,实验误差分别为0.7%、1.9%和4%,并且安培力与各因素间具有良好的线性关系。同时,该装置还能探究安培力的方向,定性分析电流方向与磁感应方向之间的夹角对安培力的影响。该方法在物理教学、学术研究平台、科普展等方面有潜在的应用前景。     

载有稳恒电流圆柱形导体内外的电场分布

当一根又长又直半径为R的圆柱形导体通以稳恒电流I时(图一),一般的电磁学教科书都讨论了导体内外的磁场分布和导体内轴向电场分量(导体内电流方向和这个轴向电场分量的方向是一致的).但是,它们往往没有讨论在导体的径向方向是否存在着电场?本文将对这个问题以及导体外的电场分布作简要的讨论,供教学上参考. 首先要指出的是,在导体内部存在着径向方向的电场分量.由安培环路定理可知,导体内部的环向磁感应强度为:其中r为导体内某点至导体轴的垂直距离,J(r)为导体内电流密度矢量.导体内电子在这个磁场作用下受到一个洛仑兹力的作用(图二) j—…     

运用电磁感应定律第二种表述的两个误解

电磁感应定律第二种表述告诉我们,磁场变化要引起感生电动势,导体运动要引起动生电动势。运用这个关系时,存在两个误解:①关于“磁场变化”,只注意了磁场所在区域的B是否随时间变化,没有注意到它也包括磁场分布区域在空间的位置是否随时间变化。②关于“导体运动”,只注意了它相对于磁场的运动速度,没有注意到更本质的是相对于观察者的速度, 在关于“电磁感应佯谬”的讨论中,一些作者曾多次提到永磁体从弹簧夹中拉出的实验[1]。在图一中,磁体被拉出时,感应电动势为零。这个结论是怎样得到的呢?一般认为,根据电磁感应定律的第二种表述:第一,…     

也谈“三维导体”的自感系数

读了颜家壬同志《求三维导体自感系数的另一方法》一文[1],颇受启发,也想就此问题发表一些议论. 文[1]中所谓“三维导体”是指“有一定横截面积的导体回路”,本人更倾向用这后一名称. 严格地说,“自感系数”的概念只适用于似稳电路.在似稳条件下,电流密度j与磁感强度B一样,形成无散的矢量场,即电流线(管)和磁力线(管)都是闭合的.它们之中有的相互链结,有的则不然,在空间交织成复杂的图象. 如[1]所述,有横截面积的导体回路自感系数的“计算方法”(更确切地,也许应该说是“定义”)有三: (1)磁能法,即通过下式计算自感系数L;积分遍及有磁场的…     

“静电场唯一性定理”的实验演示

“静电场唯一性定理”的实验演示王华生，王钢（中山大学物理系广州５１０２７５）静电场的唯一性定理对解决静电场中的实际问题有着重要的意义．例如移动导体球壳中点电荷，根据唯一性定理，导体壳外的电场分布不受影响．这可用一简单实验演示．实验装置如图所示．将玻璃...     

“静电泄漏规律的研究”实验的改进

介绍了微机应用于静电导体、静电亚导体和静电绝缘体的静电泄漏规律研究的一种教学实验系统。同时通过实验结果的分析讨论，指出对目前大学物理教学实验“静电泄漏规律的研究”所作的改进及其实用价值。     

外界干扰不会影响平行板电容器极板间的电位差吗?

如所周知,实践中所使用的电容器,共电容在通常情况下都是稳定的。道理何在呢?假如电容器是由一块封闭的有空腔的导体B与一块置于B的空腔内的导体A所构成,如图1。人们熟知,由于导体B的静电屏蔽作用,这电容器所带的电荷(即导体A表面和导体B内表面上所带的电荷),由这些电荷所激发的电场,以及导体A与导体B之间的电位差,均不受外界干扰的影响。亦即不论周围电场如何.,也不论导体B接地与否,上述电荷分布、电场和电位差都保持不变。因而,按电容器电容的公式: 该电容器的电容也保持不变。但是,对平板电容器而言,构成电容器的任一块平板都不是封…