畢奧-薩伐爾定律試驗

1、畢奧-薩伐爾定律驗證實驗實驗目的1. 測定直導體和圓形導體環(huán)路激發(fā)的磁感應強度與導體電流 的關系2. 測定直導體激發(fā)的磁感應強度與距導體軸線距離的關系3. 測定圓形導體環(huán)路激發(fā)的磁感應強度與環(huán)路半徑以及距環(huán) 路距離的關系實驗原理根據(jù)畢奧-薩伐爾定律，電流元在Idl空間某點r處產(chǎn)生 磁感應強度d萬的大?。号cZd/的大小成正比，與電流元到該點 的距離2的平方成反比，與Zd/和2之間小于兀的夾角a的正 弦成正比，比例系數(shù)為“。/仿，即吩如型邨(1)4龍 r式中“0稱為真空磁導率,其值為;z0 = 4 X 10_7T m / A o dB 的方向垂直于Zd/與r構成的平面，用右手螺旋法則確定。畢奧 -

2、薩伐爾定律的矢量表達式為dB = 4 理空(2)4兀 廠式中耳是1方向上的單位矢量。對于確定幾何形狀的導體， 利用公式(1)對dk積分，就得到該載流導體產(chǎn)生的總磁感應強 度方。例如：一根無限長導體，在距軸線/的位置產(chǎn)生的磁場大 小為：B = -(3)2磯而半徑為水的圓形導體回路在圓環(huán)軸線上距圓心處產(chǎn)生的 磁場大小為：處空=（4） 2（疋+十嚴木實驗中，將分別利用軸向以及切向磁感應強度探測器來測 量上述導體產(chǎn)生的磁場。實驗儀器：畢-薩實驗儀，探頭（黑點朝上），電流源，待測圓環(huán)（其 半徑分別為20mm、40mm、60mm）,待測直導線，槽式導軌及支架。實驗步驟：一、直導體激發(fā)的磁場1. 將直導線插

3、入支座上；2. 將恒流源上紅、黑兩導線對應接到直導體兩端；3. 將磁感應強度探測器與畢-薩實驗儀連接，方向切換 為垂直方向，并調零；4. 將磁感應強度探測器與直導體中心對準；5. 開始時使帶電直導線和探測器在同一平面內，相互 接觸且互相垂直，此時可以近似認為距離x = Ocm;6. 打開恒流源電源。從0開始，逐漸增加電流強度Z,每 次增加1A,直至10A,逐次記錄測量到的磁感應強度值；7. 保持/ = 1OA,逐步向右移動磁感應強度探測器，測 量磁感應強度萬與距離的關系，開始時使帶電直導線和探 測器在同一平面內，相互接觸且互相垂直，此時可以近似認 為距離x = Ocm,然后緩慢移動探測器，每次

4、移動lcm,直至10cm, 逐次記錄測量到的磁感應強度值。二、圓形導體環(huán)路激發(fā)的磁場1. 將直導體換為R = 20c m的圓環(huán)導體，連接到支架 上；2. 恒流源上紅、黑兩導線對應連接到支架的底座上;3. 將磁感應強度探測器與畢-薩實驗儀連接，方向切 換為水平方向，并調零；4. 調節(jié)磁感應強度探測器的位置至導體環(huán)中心；5. 打開恒流源電源。從0開始，逐漸增加電流強度Z, 每次增加1A,直至10A,逐次記錄測量的將磁感應強度值；6. 保持/ = 10A,逐步向右及向左移動磁感應強度探 測器，測量磁感應強度萬與偏離圓心的距離的關系， 并記錄相應數(shù)值。當探測器恰好位于圓心處，視為偏離 x = Ocm,

5、緩慢移動探測器，每次移動lcm,直至10cm,逐 次記錄測量到的磁感應強度值。7. 將半徑為20mm的圓環(huán)導體環(huán)替換為40mm及60mm 導體環(huán)；重復步驟1-6。注意事項：1. 儀器測量前需預熱5分鐘；2. 測量時要使探測器盡量遠離電源，避免電源輻射的 磁場梯度對測量的影響；3. 調整電源和磁場探測器的位置角度或增加它們的距 離可以基木消除電源輻射的磁場梯度對測量的影響；4. 確認導線正確連接，電流值逆時針調到最小后再開 關電源；不要用力拽磁場探測器的導線。實驗數(shù)據(jù)記錄及實驗數(shù)據(jù)處理一、磁感應強度大小萬與電流Z之間的關系磁感應強度大小與電流之間的關系環(huán)OmmR=40mmR二 60mm二、磁感應強度大小與位置之間的關系磁感應強度大小于位置之間的關系距離x (cm)0直導線圓環(huán)R二 20mmR=40mmR二 60mm三、在坐標系中畫出磁感應強度大小隨電流強度的變化的 圖像以及磁感應強度大小隨位置變化的圖像。思考題