磁通量的變化對線圈中感應電流的影響

陳愛霞，余劍敏，查代奉九江學院理學院，江西九江　332005

磁通量的變化對線圈中感應電流的影響

陳愛霞，余劍敏，查代奉
九江學院理學院，江西九江332005

根據法拉第電磁感應定律和楞次定律，感應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，并未在實驗中直觀的觀察到，本文探究實驗利用微電流傳感器、磁傳感器等結合Dislab相關儀器直觀看到：當磁通量大小改變時，環形線圈中感應電流的周期變化。

通電螺線管；感應電動勢；磁通量；感應電流

1　磁感應強度的測量

電磁感應這章是高中物理教學的重點也是難點部分，高中物理課堂演示實驗只能讓學生粗糙的得出，磁通量的變化快慢會影響感應電流大小的定性關系，而無法得出他們之間的定量關系。數字化信息系統實驗室的建立就很好的解決了這個量化問題。由，i=Ε/R，則，可以精確算出其電動勢的強度。DISLab（數字化信息系統實驗室）能較為精確地探究感應電動勢大小與磁通量變化率的定量關系。

本文實驗通過Dislab數據采集器、 磁傳感器、 螺線管、 計算機等直觀測量并掌握通螺線管中磁場的變化規律。

從表1記錄的“磁感應強度－距離”數據，可以看出螺線管中心處的磁感應強度最強，關于中心對稱處的磁感應強度相等。

2　磁通量的變化對線圈中感應電流的關系

通過Dislab數據采集器、微電流傳感器、螺線管、環形線圈、學生電源、計算機、導線等。測量線圈中磁場變化產生微電流、探究通電螺線管對環形線圈中感應電流的影響因素。

將螺線管連接在4V的直流電源上，環形線圈與微電流傳感器相連，微電流傳感器與數據采集器相連，接入計算機，打開通用軟件。然后改變螺線管的方向，觀察感應電流的大小隨時間的變化。（規定：以螺線管的軸線與環形線圈所在的平面平行是為零度角）。

1）當以不同的角度順時針轉動螺線管時，感應電流大小變化如圖1、圖2。

2）在不同的頻率下將螺線管順時針轉動180度時，感應電流大小的變化如圖3、圖4。

法拉第電磁感應定律告訴我們，感應電流的大小取決于通過閉合回路中的磁通量的變化快慢。只要穿過閉合回路的磁通量發生改變，無論是變大或者變小，回路中都會有電流出現，不同的只是影響了感應電流的方向，而感應電流的大小僅僅取決于通過此回路的磁通量變化是快還是慢。這是高中物理就學過的理論知識，并未在實驗中直觀的觀察到，以上探究實驗利用微電流傳感器、磁傳感器等結合Dislab相關儀器直觀看到：當磁通量大小改變時，環形線圈中感應電流的周期變化。

3　結論

1）當螺線管與線圈的位置平行即0度、180度時線圈中的微電流變化范圍最大。當旋轉螺線管在同一平面旋轉一周時得出的圖形為周期性變化。

2）當以不同的頻率測量時，只是改變了電流變化的周期大小，而圖形基本上一致。

實驗探究中應注意以下幾點。

1）當轉動螺線管時，螺線管應該始終在同一水平面上轉動，否則實驗將會有誤差，得不到理想的圖形。

2）轉動螺線管時不要帶動線圈的位置變化，否則可能會導致以上一樣的結果。

3）實驗時所用的學生電源控制電壓時，電壓不應過大，應控制在8伏以下。否則所得的圖形過大縮小之后拱出的部分將會不明顯，甚至看不到。

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O4

A

1674-6708（2015）152-0189-01

國家自然科學基金：無限方差噪聲下的分數階多維變換域特性分析與多參數擴展及相關應用研究 ，編號： 61261046

陳愛霞，碩士，助理實驗師，研究方向：基礎物理