磁通量的变化对线圈中感应电流的影响

陈爱霞，余剑敏，查代奉九江学院理学院，江西九江　332005

磁通量的变化对线圈中感应电流的影响

陈爱霞，余剑敏，查代奉
九江学院理学院，江西九江332005

根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，感应电流与磁通量的大小成正比。这只是存在于理论上的可行性，并未在实验中直观的观察到，本文探究实验利用微电流传感器、磁传感器等结合Dislab相关仪器直观看到：当磁通量大小改变时，环形线圈中感应电流的周期变化。

通电螺线管；感应电动势；磁通量；感应电流

1　磁感应强度的测量

电磁感应这章是高中物理教学的重点也是难点部分，高中物理课堂演示实验只能让学生粗糙的得出，磁通量的变化快慢会影响感应电流大小的定性关系，而无法得出他们之间的定量关系。数字化信息系统实验室的建立就很好的解决了这个量化问题。由，i=Ε/R，则，可以精确算出其电动势的强度。DISLab（数字化信息系统实验室）能较为精确地探究感应电动势大小与磁通量变化率的定量关系。

本文实验通过Dislab数据采集器、 磁传感器、 螺线管、 计算机等直观测量并掌握通螺线管中磁场的变化规律。

从表1记录的“磁感应强度－距离”数据，可以看出螺线管中心处的磁感应强度最强，关于中心对称处的磁感应强度相等。

2　磁通量的变化对线圈中感应电流的关系

通过Dislab数据采集器、微电流传感器、螺线管、环形线圈、学生电源、计算机、导线等。测量线圈中磁场变化产生微电流、探究通电螺线管对环形线圈中感应电流的影响因素。

将螺线管连接在4V的直流电源上，环形线圈与微电流传感器相连，微电流传感器与数据采集器相连，接入计算机，打开通用软件。然后改变螺线管的方向，观察感应电流的大小随时间的变化。（规定：以螺线管的轴线与环形线圈所在的平面平行是为零度角）。

1）当以不同的角度顺时针转动螺线管时，感应电流大小变化如图1、图2。

2）在不同的频率下将螺线管顺时针转动180度时，感应电流大小的变化如图3、图4。

法拉第电磁感应定律告诉我们，感应电流的大小取决于通过闭合回路中的磁通量的变化快慢。只要穿过闭合回路的磁通量发生改变，无论是变大或者变小，回路中都会有电流出现，不同的只是影响了感应电流的方向，而感应电流的大小仅仅取决于通过此回路的磁通量变化是快还是慢。这是高中物理就学过的理论知识，并未在实验中直观的观察到，以上探究实验利用微电流传感器、磁传感器等结合Dislab相关仪器直观看到：当磁通量大小改变时，环形线圈中感应电流的周期变化。

3　结论

1）当螺线管与线圈的位置平行即0度、180度时线圈中的微电流变化范围最大。当旋转螺线管在同一平面旋转一周时得出的图形为周期性变化。

2）当以不同的频率测量时，只是改变了电流变化的周期大小，而图形基本上一致。

实验探究中应注意以下几点。

1）当转动螺线管时，螺线管应该始终在同一水平面上转动，否则实验将会有误差，得不到理想的图形。

2）转动螺线管时不要带动线圈的位置变化，否则可能会导致以上一样的结果。

3）实验时所用的学生电源控制电压时，电压不应过大，应控制在8伏以下。否则所得的图形过大缩小之后拱出的部分将会不明显，甚至看不到。

［1］冯旺军，魏智强，秦晓静，等.密绕椭圆截面螺线管轴线上的磁场［J］.兰州理工大学学报，2006，29（2）：25-28.

［2］候昭武.通电螺线管产生的电磁场［J］.广西教育学院学报，2007，12（5）：35-37.

［3］刘耀康.螺线管磁场的数值［J］.高师理科学刊，2008，28 （1）：16-18.

［4］申兵辉.有限长密绕矩形螺线管的自感系数［J］.大学物理，2006，25（11）：36-37.

O4

A

1674-6708（2015）152-0189-01

国家自然科学基金：无限方差噪声下的分数阶多维变换域特性分析与多参数扩展及相关应用研究 ，编号： 61261046

陈爱霞，硕士，助理实验师，研究方向：基础物理