陳愛(ài)霞，余劍敏，查代奉九江學(xué)院理學(xué)院，江西九江　332005

磁通量的變化對(duì)線圈中感應(yīng)電流的影響

陳愛(ài)霞，余劍敏，查代奉
九江學(xué)院理學(xué)院，江西九江332005

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，感應(yīng)電流與磁通量的大小成正比。這只是存在于理論上的可行性，并未在實(shí)驗(yàn)中直觀的觀察到，本文探究實(shí)驗(yàn)利用微電流傳感器、磁傳感器等結(jié)合Dislab相關(guān)儀器直觀看到：當(dāng)磁通量大小改變時(shí)，環(huán)形線圈中感應(yīng)電流的周期變化。

通電螺線管；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；磁通量；感應(yīng)電流

1　磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量

電磁感應(yīng)這章是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)部分，高中物理課堂演示實(shí)驗(yàn)只能讓學(xué)生粗糙的得出，磁通量的變化快慢會(huì)影響感應(yīng)電流大小的定性關(guān)系，而無(wú)法得出他們之間的定量關(guān)系。數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的建立就很好的解決了這個(gè)量化問(wèn)題。由，i=Ε/R，則，可以精確算出其電動(dòng)勢(shì)的強(qiáng)度。DISLab（數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室）能較為精確地探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化率的定量關(guān)系。

本文實(shí)驗(yàn)通過(guò)Dislab數(shù)據(jù)采集器、 磁傳感器、 螺線管、 計(jì)算機(jī)等直觀測(cè)量并掌握通螺線管中磁場(chǎng)的變化規(guī)律。

從表1記錄的“磁感應(yīng)強(qiáng)度－距離”數(shù)據(jù)，可以看出螺線管中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)，關(guān)于中心對(duì)稱處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等。

2　磁通量的變化對(duì)線圈中感應(yīng)電流的關(guān)系

通過(guò)Dislab數(shù)據(jù)采集器、微電流傳感器、螺線管、環(huán)形線圈、學(xué)生電源、計(jì)算機(jī)、導(dǎo)線等。測(cè)量線圈中磁場(chǎng)變化產(chǎn)生微電流、探究通電螺線管對(duì)環(huán)形線圈中感應(yīng)電流的影響因素。

將螺線管連接在4V的直流電源上，環(huán)形線圈與微電流傳感器相連，微電流傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，接入計(jì)算機(jī)，打開(kāi)通用軟件。然后改變螺線管的方向，觀察感應(yīng)電流的大小隨時(shí)間的變化。（規(guī)定：以螺線管的軸線與環(huán)形線圈所在的平面平行是為零度角）。

1）當(dāng)以不同的角度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺線管時(shí)，感應(yīng)電流大小變化如圖1、圖2。

2）在不同的頻率下將螺線管順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180度時(shí)，感應(yīng)電流大小的變化如圖3、圖4。

法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們，感應(yīng)電流的大小取決于通過(guò)閉合回路中的磁通量的變化快慢。只要穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生改變，無(wú)論是變大或者變小，回路中都會(huì)有電流出現(xiàn)，不同的只是影響了感應(yīng)電流的方向，而感應(yīng)電流的大小僅僅取決于通過(guò)此回路的磁通量變化是快還是慢。這是高中物理就學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，并未在實(shí)驗(yàn)中直觀的觀察到，以上探究實(shí)驗(yàn)利用微電流傳感器、磁傳感器等結(jié)合Dislab相關(guān)儀器直觀看到：當(dāng)磁通量大小改變時(shí)，環(huán)形線圈中感應(yīng)電流的周期變化。

3　結(jié)論

1）當(dāng)螺線管與線圈的位置平行即0度、180度時(shí)線圈中的微電流變化范圍最大。當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺線管在同一平面旋轉(zhuǎn)一周時(shí)得出的圖形為周期性變化。

2）當(dāng)以不同的頻率測(cè)量時(shí)，只是改變了電流變化的周期大小，而圖形基本上一致。

實(shí)驗(yàn)探究中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺線管時(shí)，螺線管應(yīng)該始終在同一水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，否則實(shí)驗(yàn)將會(huì)有誤差，得不到理想的圖形。

2）轉(zhuǎn)動(dòng)螺線管時(shí)不要帶動(dòng)線圈的位置變化，否則可能會(huì)導(dǎo)致以上一樣的結(jié)果。

3）實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的學(xué)生電源控制電壓時(shí)，電壓不應(yīng)過(guò)大，應(yīng)控制在8伏以下。否則所得的圖形過(guò)大縮小之后拱出的部分將會(huì)不明顯，甚至看不到。

［1］馮旺軍，魏智強(qiáng)，秦曉靜，等.密繞橢圓截面螺線管軸線上的磁場(chǎng)［J］.蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（2）：25-28.

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［3］劉耀康.螺線管磁場(chǎng)的數(shù)值［J］.高師理科學(xué)刊，2008，28 （1）：16-18.

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1674-6708（2015）152-0189-01

國(guó)家自然科學(xué)基金：無(wú)限方差噪聲下的分?jǐn)?shù)階多維變換域特性分析與多參數(shù)擴(kuò)展及相關(guān)應(yīng)用研究 ，編號(hào)： 61261046

陳愛(ài)霞，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：基礎(chǔ)物理