磁力摆及其演示

磁力摆的基本原理是利用载流线圈在非均匀磁场中所受的作用力。如图1所示,若把两圆形磁块作同极性相对配置,以产生轴对称非均匀磁场,再     

亥姆霍兹线圈的均匀磁场区

近年来,在普通物理实验中新开设了“磁场描绘”实验.它以1000赫芝的低频信号作励磁电源,用两个700匝、平均半径为10厘米的圆线圈产生磁场.探测线圈有1100匝、平均半径3.65毫米.实验要求测绘图线圈轴线平面上的磁感应线和亥姆霍兹线圈的均匀磁场区. 从学生的实验报告看,圆线圈轴线平面上磁感应线的描绘基本上是正确的.但亥姆霍兹线圈的均匀磁场区则形状各异,很不一致. 本文试图在简化实验条件的基础上,从理论上计算亥姆霍兹线圈均匀磁场区的范围,作为正确判断实验结果的依据. 一、圆电流轴线平面上任一点 磁感强度的数学表达式 根据毕奥-萨伐…     

球形线圈磁场均匀性的研究

研究非密绕球形线圈内部的磁场均匀性质.从圆形电流线圈轴线上的磁场出发,利用叠加原理和Mathematica软件的计算和符号推导功能,得到一个关于线圈内部磁场均匀性与其匝数的定量关系式,在此基础上通过实例说明设计球形线圈磁场均匀区的方法.     

受迫振动

前言为了帮助学生形象地了解受迫振动,我们设计制造了这个受迫振动仪。它能演示共振现象,诸如共振时位移落后强迫力π/2,共振时强迫力对振子作正功等各种现象;也能通过测量作共振曲线。整个实验过程直观,能达到形象化教学的目的。仪器简述受迫振动仪是由弹簧振子和简谐振动发生器配合在一起构成的,如图1所示。AE是一     

利用智能手机磁传感器测量亥姆霍兹线圈磁场

通过预实验确定智能手机磁传感器的位置后,用其测量亥姆霍兹线圈轴线的磁场分布,验证毕奥-萨伐尔定律及磁场的叠加原理,提供一种较为精确而简便的测量磁场的新方法.     

电吉他的工作原理

 电吉他由于被广泛的应用于摇滚乐里,所以也称摇滚吉他。如图1所示,电吉他由琴头、琴颈、拾音器、琴桥、护板构成,顾名思义电吉他是需要接电的,它与一般吉他区别最大的是没有共鸣音箱,不是以箱体的振动发声,而是采用电子拾音器来接受声音,通过扩音器把声波信号放大,它的琴身是实体而非中空的音箱,在琴身上装有两块或三块磁铁,它们被做成拾音器。图1电吉他拾音器是电吉他最关键的设备,如图2所示。一根导线在一个小的磁铁上绕成线圈,线圈连接到扩音器。磁铁产生的磁场使弦线磁化,弦线反过来会产生自己的磁场,当弦线被拨动而产生振动时,它相对线圈运动,使通过线圈的磁通量发生变化。     

关于否定法拉第磁生电方程的研究

由文献[1-9]可知,无论是直导线、或是方形导线、甚至圆形导线、特别是楞茨的圆形闭合线圈,其电磁感应都是洛伦兹磁场力的作用结果,却不是法拉第的磁生电的结果。本文作为结题,对否定法拉第磁生电定律进行了阐述。     

对亥姆霍兹线圈磁场分布的分析

利用DH4501D实验仪探究了亥姆霍兹线圈轴线上和轴线外的磁场分布问题.首先通过对单个线圈不同电流下的磁场分布的实验值与理论值对比发现电流大的磁场更接近理论值,更适合用来研究磁场分布问题.然后利用较大电流分别研究了单个线圈以及亥姆霍兹线圈轴线上和轴线外的磁场分布的规律及产生原因.最后利用磁场分布拟合了真空磁导率并与理论...     

采用磁电换能器的振动能量采集器

采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一个振动能量采集器,该能量采集器采用悬臂梁作为振动敏感机构,并用四个NdFeB磁铁组成磁路放在悬臂梁末端.该磁路在空气隙中产生梯度较大的非均匀磁场,使得磁电换能器在较小的振动下感应到较大的磁场变化量,输出较高的功率.利用等效磁荷理论,分析了空气隙磁场分布以及振动时磁路受到的磁力,并用林斯泰特-庞加莱法研究了能量采集器的非线性振动特性,同时将能量采集器的振动方程和换能器的磁电特性结合,分析了能量采集器谐振时的机-磁-电转换特性.通过实验表明：理论与实验符合得较好,且在加 关键词： 振动能量采集 磁致伸缩/压电层合材料 机磁电转换 非线性振动     

关于电磁感应法测量载流圆线圈轴线上磁场分布的研究

利用毕奥-萨伐尔定律求解载流导线所产生的磁场分布是电磁学中一个非常重要的问题。由于载流圆线圈上的所取的电流元■在轴线上某点处所产生的磁感应强度■方向的取向是三维空间的取向,导致学生对此普遍认为比较抽象,对计算结果难以理解。本文以载流圆线圈轴线上磁场分布为例,通过电磁感应法测量磁场的实验方法测量载流圆线圈轴线上的磁场,实验测量所得的数据图表能够将载流圆线圈轴线上磁分布特点形象的描绘出来,并且实验结果很好的验证了由毕奥-萨伐尔定律求解得到的载流圆线圈轴线上磁感应强度公式,此应用在实践教学中将新的实验技术与电磁学理论相结合的教学模式,使抽象的物理概念和公式变得更加具体化、形象化,也收到了良好的教学效果。     

对“磁力小火车”的原理探究及实验验证

根据磁铁在不均匀磁场中受力公式和洛伦兹力公式推导出"磁力小火车"现象中,"小车"的平衡速度表达公式,并通过MATLAB和COMSOL等软件结合实验测量数据得出表达式中相关参数数值,利用MATLAB做出小车平衡速度v与电池电压U_0,v与线圈半径R,v与线圈匝数密度n,v与加入磁铁个数N的理论图像,并通过实验探究v与U_0,v与n,v与N的关系,得到的实验图像与理论图像趋势吻合程度较好.     

磁力摆相位锁定机制的实验研究

周期驱动下的磁力摆在一定条件下可以实现与驱动信号的相位锁定,从而产生稳定的等幅振动.本文测量了磁力摆相位锁定建立的暂态过程以及相位锁定点与控制参数的关系.基于单摆的非线性以及磁场驱动力与相位差的定性依赖关系,所有实验结果都可以得到很好的解释.     

平行共轴线圈的磁场特征研究与实验设计

通过计算机及相关的传感器和数据采集接口辅助,研究了平行共轴双线圈间距分别为0.5R,R,1.5R时,轴线方向磁场强度的分布规律及特征.从平行共轴双线圈间距为R的亥姆霍兹线圈所形成的均匀磁场出发,结合理论推导,自己设计并组装了三线圈实验装置,实现了平行共轴三线圈均匀磁场区域扩大、强度增强的实验设计,在一定程度上弥补了传统亥姆霍兹线圈磁场测量的不足并有助于对其深入的理解和研究.     

同轴电缆中的电磁力

同轴电缆问题在许多书中[1]都有介绍,其中对于场量、能量、能流等的讲述比较详尽,但对电磁力却甚少涉及,我们做了些讨论,以资补充。 如图1所示,电缆内、外筒的半径分别为a、b,两筒间充满线性、均匀,各向同性介质(ε,μ)。 可以证明[2]电场强度E与磁感应强度B为某分布和方向如图2所示。设fea、feb及fma、fmb分别为内外简单位面积上受到的电力与磁力,依基本定律可以计算如下:如图3所示,规定力的方向自轴线起沿半径向外的方向为正。由库仑定律和安培定律分别可得其中面电荷密度σ,面电流线密度a,由边界条件得 人。、人。、J。。、f。。还可以…     

多通道心磁系统标定方法研究

在多通道超导量子干涉器件（SQUID）磁探测系统中,磁场电压转换系数（∂ B/∂ V）是系统的一个重要参数由于SQUID器件和读出电路之间不可避免地存在差异性因此对传感器系统进行系统标定（每个通道的单独标定）显得十分重要本文采用（PCB） 板印制圆形线圈对36通道心磁系统进行标定,并与传统的亥姆霍兹方形线圈产生均匀场的标定方法进行比较结果显示PCB圆形线圈的标定结果 在1.46–1.73 pT·mV^-1 之间,亥姆霍兹方形线圈标定的结果大都在1.56–1.64 pT·mV^-1之间,结果基本一致. 关键词： 超导量子干涉器件 磁探测 磁场-电压转换系数 系统标定     

匀强磁场产生装置的设计

阐述了亥姆霍兹线圈轴线上磁感应强度高阶导数的奇特性质,提出利用共轴四线圈组产生均匀磁场的设想,并通过模拟共轴四线圈组磁场的轴线分布及空间分布,展现了共轴四线圈组的优越之处.     

MPT-X装置电源回路的计算及实验

磁约束聚变实验装置的一个重要问题是它的各个磁场线圈的放电回路的设计.MPT-X装置是进行托卡马克运行和多极器混合位形运行的装置,产生的磁场包括纵场、加热场、平衡场和八极场.各个磁场所采用的电源都是由储能电容器组、引燃管开关和线圈组成的RLC放电回路. 我们编制了一个通用程序,包括自感、互感和电阻的计算,电压和电流的波形计算,并附有绘图子程序,使用方便、快速.该程序适用于由多组轴对称线圈组成的放电回路分析. 使用罗柯夫斯基线圈对各放电电流进行了测量,实验结果和理论计算值相符. 一、方 程 纵场的方向与其它场是正交的,可…     

电磁感应现象中“电源”的探析

在电磁感应现象中,关于回路中两点间电势高低的判断与两点间电势差的分析计算是教学中的典型问题,解决此类问题的关键是弄清楚回路中哪部分导线是"电源",再利用磁场和电场的对称性与"基尔霍夫定律"进行计算,即可解决.本文以几个例题进行探析. 1 线圈部分在磁场外 [例1]用均匀导线做成的矩形线框abcd,ab＝1/2bc＝20 cm,线框的一半放在具有理想边界的均匀强磁场中,e,f分别为bc,ad边的中点,如图1(a)所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时,问e,f两点间的电势差多大?     

一种混合高温超导磁体及其电磁特性研究

近年来,高温超导磁体由于载流能力高、磁场强等优点在磁悬浮列车、医疗成像、飞轮储能器等系统具有广阔的应用前景.在这些应用中,工作面上磁场越强,系统的性能越优.高温超导块材能够俘获强磁场,但因为尺寸的限制,其磁场发散区域小,在大气隙条件下工作面区域磁场弱.相比而言,高温超导线圈的尺寸不受限制,但其磁场会随着口径的增大而降低.因此,本文将高温超导线圈和块材结合,提出了一种结构紧凑、口径大、磁场强的混合高温超导磁体.同时,利用有限元仿真软件建立混合高温超导磁体的二维轴对称自洽模型并进行了实验验证,仿真计算了混合高温超导磁体的磁场分布以及不同温度下的临界电流和最大磁场强度.结果表明,混合高温超导磁体可显著增加工作面的磁场,相比于独立的高温超导线圈和高温超导块材最大磁场分别最小提升了102%和12%.另外,混合高温超导磁体工作面上的有效磁通相比于高温超导块材也提高了.     

用节拍器做共振实验

中学物理教学中都是通过实验现象说明物理系统发生共振的条件.中学常见演示共振现象的实验有图1和图2所示的两种.图1所示的仪器,操作方便,很容易演示出共振现象,但是不能看出共振条件;图2所示的单摆的共振演示仪,能说明共振条件,但是由于各个摆之间的能量相互传递,振动会相互干扰,实验现象不稳定.