測試勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

磁感應(yīng)強(qiáng)度是中學(xué)物理電磁學(xué)中的一個(gè)很重要的概念。對磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量，高中物理教材第二冊（人教版，2003）既沒有安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)，也沒有列入課題研究，而只是通過一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)觀察到的定性關(guān)系，附加說明導(dǎo)出了公式：B=F/IL。公式中B——磁感應(yīng)強(qiáng)度、F——導(dǎo)線受到的安培力、I——導(dǎo)線中的電流、L——通電直導(dǎo)線長度。可見，要精確地測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，存在一定的難度。筆者從法拉第電磁感應(yīng)定律ε=△Φ/△t入手設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示，可調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝鋁盤(或銅盤)，鋁盤一部分處在蹄形磁鐵勻強(qiáng)磁場中，鋁盤和轉(zhuǎn)軸都各與一電刷接觸，鋁盤、轉(zhuǎn)軸、電刷、電壓表通過導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路。靠近鋁盤邊緣處開一個(gè)小透光孔，小透光孔轉(zhuǎn)到燈泡處，燈光通過小孔射向光探測器，光電頻率計(jì)記錄下鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

按圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，測出鋁盤半徑R和處于勻強(qiáng)磁場之外的部分鋁盤半徑r記錄如下。改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電壓表量程，分別測出若干組鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f和相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢ε，填入表1。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。