法拉第电磁感应定律定量实验的创新

刘海威 蔡桂丽 梁维刚

(广西师范大学物理科学与技术学院 广西 桂林 541004)

1 实验目的

2 实验仪器设计

2.1 主要工具

42步进电机：步进电机步距值不受电压的大小和电流的数值、波形、温度的变化等因素的影响，能让线圈在磁铁中稳定、匀速地转动，减少线圈转动对产生感应电动势的影响，笔者通过编写程序控制步进电机的输出脉冲精准控制电机转动的角速度，再通过同步带跟线圈连接起来，并用LCD1602液晶显示屏可显示线圈转动的速度.

线性霍尔元件：霍尔元件是根据霍尔效应，用半导体材料制成的.它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用.在本装置中利用霍尔元件能够精确测量出磁场中磁感应强度的大小[2].

导电滑环：导电滑环主要由旋转(转子)与静止(定子)两大部分组成.转子跟线圈的旋转结构连接并随之旋转运动，定子将线圈在磁场中转动产生的感应电流传输到静止的电路中，便于测量感应电动势，很好地解决了线圈在转动过程中线路旋转造成感应电动势数据难以读取的问题.

2.2 装置介绍

本实验装置由42步进电机及其驱动装置，线性霍尔传感器，UNO开发板，导电滑环，1602液晶显示器，漆包线，矩形磁铁(10 cm×150 cm×25 cm)，3D打印模具等组成，其装置图如图1所示.

图1 装置图

(1)构建磁场：竖直放置两块相同的矩形磁铁，当其靠得足够近时，因磁铁间的磁……