用DIS研究通电螺线管的磁感应强度

实验目的

测量通电螺线管轴线上的磁感应强度分布，了解B与位置、电流的关系。

实验原理

通电螺线管的磁场方向可由安培定则判断。螺线管内部磁场近似为匀强磁场，外部磁场较弱。对于足够长的螺线管，内部磁感应强度 B = μ0nI，与电流 I 成正比。磁传感器把磁感应强度转换为电信号并由计算机显示。

实验器材

• 通电螺线管
• 磁传感器（磁感应强度传感器）
• 数据采集器
• 计算机及配套软件
• 直流电源
• 滑动变阻器
• 开关
• 导线

实验步骤

1. 连接螺线管、电源、滑动变阻器和开关，组成串联电路
2. 将磁传感器接入数据采集器和计算机，并在无磁场处调零
3. 闭合开关，让传感器探管沿螺线管轴线从一端缓慢移到另一端
4. 记录各位置的磁感应强度，在计算机上作出B-位置图像
5. 移动滑动变阻器改变电流，在同一位置再次测量并比较

实验现象与结论

沿轴线测量时，螺线管内部中间一段磁感应强度基本不变，接近端口时逐渐减小，到管外后迅速变小。电流增大时，各点磁感应强度也随之增大。说明通电螺线管内部磁场近似匀强，且强弱与电流有关。

注意事项

• 通电时间不宜过长，避免螺线管发热
• 电流不要超过螺线管和电源的额定值
• 测量前先调零，保持探管方向不变

常见问题

为什么测量前要给磁传感器调零？

传感器会受地磁场等背景磁场影响，调零可以消除这些影响，使读数反映螺线管产生的磁场。

螺线管内部的磁场是匀强磁场吗？

足够长的螺线管内部中间部分近似为匀强磁场，靠近两端时会明显减弱。