【原】验证法拉第电磁感应定律实验仪

验证法拉第电磁感应定律实验仪

                                                                 束义福

一、构造

如图1所示M是一外径为2.6cm、

内径为0.5cm上下两表面具有不同极

性的环形永久磁铁。一直径为

0.4cm、长度为120cm的黄铜棒

R从它中间穿过。

A为电动势感应线圈，它的宽度

为0.8cm，用细漆包线在内孔径为3.0cm

的木制圆框上绕1000圈，固定在铝棒BB

上。磁铁M可自由地通过线圈A。线圈A到底座E的距离可以调节。图中的S为水平调节螺丝，F为泡沫软衬底。当磁铁通过线圈时产生一个感应电动势，它的峰值电压可以用图

所示的电路测得。这个电路中，由运算放大器A₁、A₂组成两峰值检举步维艰器，A₃组成一电压放大器。由于电容C₁的充电时间很短，而C₂的充电时间很长，所以该电路具有测量取样快，延时长的特点。从而可在与A₃输出端连接的电压表上得到一较稳定的峰值电压显示。SW为一置零的双刀转换开关。

二、原理

假设磁铁是从距线圈h的高度自由释放那它到达线圈A时速度是：

的感应电动势峰值是

  （1）

式中：g为重力加速度。当磁铁通过宽度为d的线圈A时，所产生的感应电动势峰值是：

（2）

式中：N是线圈A是匝数，S是线圈A是通过有效的面积，B是磁场强度，

Δt是磁通量从零度变化到最大值的平均时间。Δt可通过公式

 而得到。这样，（2）式变化成：（3）

     这里K为比例系数·等式（3）表明了在线圈所测得的相应的感应电动势ε与磁铁在线圈中的速度π成正比。

三、操作

1、连续将磁铁从不同的高度释放，记录下所测得的相应的感应电动势ε。

2、从（1）式中计算出各不同记度所对应的速度π，作出ε~ π图线，得出ε与π的正比关系，从而验证了法拉第电磁感应定律。

四、注意问题

1、在同一高度，可反复地释放磁铁3——4次直到所测得的输出电压没有明显的变化。

2、每次释放磁铁前，均需利用转换开关SW对电容C₁、C₂中的电荷进行清除。

3、为使观察明显，实验前可先将磁铁放置最高位释放，调节可变电阻R_2，使电压表指针满刻度。

 

五、优点

运用自由落体公式对法拉第电磁感应定律进行验证，设计巧妙、制作简单，性能稳定，变电磁感应的解析式

为简单的ε~ π图象，简单、直观、形象。且定性实验操作的量化，提高了实验效果。

本实验设计运用了联想发明的相关联想的创新思维，采取迂回战术的间接注意法的发明技法（即打破了常规思路的侧向思维方法）。