磁通
- 磁通量是一个表示磁场通过多少的量垂直地穿过一个区域
- 例如,通过旋转线圈的磁通量将随着线圈在磁场中旋转而变化
- 当磁力线为垂直的到线圈区域
- 当磁力线在平行到线圈区域
- 的磁通定义为:
磁通量密度与垂直于磁通量密度方向的横截面积的乘积
- 磁通由符号Φ(希腊字母' phi ')定义。
- 它是用单位来衡量的韦伯夫妇(Wb)
- 磁通量可由以下公式计算:
Φ = ba
- 地点:
- Φ =磁通量(Wb)
- B =磁通量密度(T)
- A =截面积(m2)
当磁场线和它们所经过的区域垂直时,磁通量最大
- 当磁通量不完全垂直于该区域时一个,则为磁通量密度的分量B垂直于所取区域
- 方程就变成:
Φ = BA cos(θ)
- 地点:
- θ =夹角磁场直线与垂直于平面的直线的面积(常称为法线)(度)
磁场线与平面夹角越小,磁通量越小
- 这意味着磁通量为:
- 最大当cos(θ) =1时= BAθ = 0o.磁场线垂直于面积的平面
- 最低当cos(θ) = 0时= 0θ = 90o.磁场线平行于该区域的平面
- 当磁通量链随时间变化时,电路中就会产生电动势
- 这意味着在以下情况下诱发e.m.f:
- 不断变化的磁通量密度B
- 变化的横截面积一个
- 角度的变化θ
工作的例子
铝窗框的宽度为40厘米,长度为73厘米,如下图所示机箱沿垂直边缘AC铰接。关闭窗口时,机箱垂直于地磁场方向,磁场磁场密度为1.8 × 10−5T
a)计算窗户关闭时通过窗户的磁通量
b)画出打开窗口旋转180度时磁场线与法线夹角的磁通量图°
(部分)
第一步:写出已知的数量
-
- 横截面积,一个= 40厘米× 73厘米= (40 × 10−2) × (73 × 10−2) = 0.292米2
- 磁通量密度,B= 1.8 × 10−5T
第二步:写出磁通量方程
Φ=英航
步骤3:代入数值
Φ = (1.8 × 10−5) × 0.292 = 5.256 × 10−6=5.3 × 10−6白平衡
部分(b)
-
- 磁通量是a最低当窗户打开90度时
- 磁通量是a最大全封闭或开启至180°时
考试技巧
仔细考虑θ的值,它是电场线和直线之间的角度正常的(垂直)于磁场线所经过区域的平面。
如果它对你有帮助,在提供的区域上画法线是一种有用的可视化正确角度的方法。
研究磁通量
实验目的
- 本实验的总体目标是确定磁通量联动如何随搜索线圈的旋转角度而变化
- 这是通过旋转一个搜索线圈,通过一个大线圈产生的均匀磁场,并记录其中的感应电磁
变量
- 独立变量=法线到搜索线圈和磁场线之间的角度θ
- 因变量=诱导e.m.f, ε
- 控制变量:
- 搜索线圈的面积,一个
- 两个线圈上的圈数,N
- 磁场强度,B
- 电源频率,f
设备清单
- 决议测量设备:
- 量角器= 1º
- CRO = 2 mV / div
方法
- 按图中所示布置设备。
- 弹簧应该连接到交流电源,这样通过放置在它里面的搜索线圈的通量就会不断变化
- 设置CRO,关闭它的时间基准,这样它只显示电磁脉冲的振幅。
- 每隔调整一次电压,直到信号完全显示在屏幕上为止。10mv / div)
- 定位搜索线圈,使它是一半沿着弹簧
- 定位搜索线圈,使其与弹簧平行
- 它的面积平面垂直于场)
- 根据CRO轨迹的振幅记录搜索线圈中的感应电动势
- 理想情况下,这应该是峰峰电压(V页),然后将其减半以达到峰值电磁脉冲,ε0
- 使用量角器将搜索线圈旋转10º(任意方向)
- 记录新的V页重复这个过程,直到搜索线圈在90º弹簧
- 一个示例表可能是这样的:
结果分析
- 线圈中的e.m.f.随公式变化:
ε=禁止ωsin(θ)
- 地点:
-
- ε = emf (V)
- B =磁通量密度(T)
- A =截面积(m2)
- N =转数
- ω =旋转线圈的角速度(rad s−1或者学位−1)
- θ =磁场B与法线A之间的夹角(拉德)
- 将其与直线方程y = mx + c进行比较
- Y = ε
- X = sin θ
- m =禁止ω
- C = 0
- 绘制电磁脉冲频率ε峰值图0对sin(θ)和画一条线的最佳拟合
- 这应该是直线图
- 这表明,感应电动势与搜索线圈和磁场线方向之间夹角的余弦成正比
实验评估
系统误差:
- 通过使用已知的磁场和示波器校准搜索线圈来减少系统误差
- 磁场线不可能完全平行和垂直于线圈的面积
- 因此,图不太可能在原点处有y轴截距
- 从量角器上读取角度,每次都从同一点读取角度,以减少视差误差
随机误差:
- 重复一圈(θ = 360°)可使实验更加可靠。
- 一种改进方法是使用一个经过校准的电机以稳定的速度旋转搜索线圈
- 这将使电磁脉冲值更准确
- 使用蓝色大头针确保量角器每次读数时保持在同一位置
安全注意事项
- 保持水或任何液体远离电气设备
- 确保没有电线或连接损坏,并包含适当的保险丝,以避免短路或火灾
- 为了不损坏线圈,不要超过规定的额定电流
- 较大的线圈会加热,而电流通过它,特别是如果它很薄
- 因此,确保不要让电流超过必要的时间