螺线管
- 运用phyphox程序的通电螺线管定量探究实验
为此,笔者自制螺线管,借助智能手机的phyphox程序设计了定量测量磁感应强度的实验,帮助学生加深对电生磁的理解,亲历动手做实验的过程,更好地培养科学探究等核心素养.1 实验原理phyphox程序是基于智能手机所含有的传感器而创建的辅助物理实验工具箱,其中的磁力传感器可精确测定手机传感器所处位置的磁感应强度,且磁力计可以分别单独测量x、y、z3个轴向的磁感应强度,在设法排除地磁场干扰后,能够精确地测出通电螺线管周围空间某点的磁感应强度,如图1所示.图1同一
物理教师 2023年11期2023-12-12
- 安培定则考点剖析
则作为判断通电螺线管外部磁场方向的重要方法，在中考中经常以作图题和填空题形式出现，下面举例介绍其常见考点。一、已知螺线管的导线绕法和电流方向，标出螺线管两端的N、S极例1 如图1，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（ ）。A. 小磁针甲静止时N极指向右端，小磁针乙静止时N极指向左端B. 小磁针甲静止时N极指向左端，小磁针乙静止时N极指向右端C. 小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端D. 小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指
初中生学习指导·中考版 2023年2期2023-05-13
- 铝合金管件电磁胀形中螺线管线圈的受力研究
主要可以分为：螺线管线圈、平板线圈、辅助校形线圈及带集磁器线圈。成形线圈作为电磁成形的重要装置，直接影响电磁成形中材料的成形质量，因此受到许多学者的关注。文献［5］通过对比不同匝数的平板线圈分析了几种典型平板线圈的载荷分布，并总结了平板线圈的失效原因。文献［6］提出了一种可以在工件上产生均匀分布磁场力的匀压力线圈。文献［7］运用有限元软件ANSYS对平板电磁成形中的匀压力线圈进行磁场-温度场、磁场-应力场的耦合分析，并对线圈结构进行改进从而提高了线圈寿命。
机械设计与制造 2023年2期2023-02-27
- Ansoft有限长螺线管空间磁场仿真分析
杰为进一步研究螺线管空间磁场分布，通过前者对多种磁场分析软件的研究探讨，选择求解度更高的有限元Ansoft软件对螺线管磁场进行仿真研究。通过二维和三维螺线管模型静态磁场仿真，对比和讨论不同长度和螺距螺线管仿真结果。根据电磁感应定律和螺线管磁场的特点，验证了结果的准确性，证明利用Ansoft软件对电磁场仿真分析更直观、便利，具有先进性和实用性，为分析、设计和研究电磁设备提供一定的参考。1 引言随着电气产品结构复杂化和对产品性能要求的提高，传统的方法难以满足实
内江科技 2023年1期2023-02-14
- 空间主动型氢脉泽多段式C场设计与仿真分析
场组件由一个单螺线管的主场筒和两个辅助线圈组成[10]，中心螺线管与补偿线圈上的电流分别为0.386 mA和0.246 mA。利用仿真软件计算线圈中的磁场分布得到的非均匀度曲线如图1。由图1可知，该C场组件在储存泡区域的磁场最大非均匀度可达4.45%，对应的频率相对变化率高于4.33 × 10-12。而空间氢脉泽频率准确度的指标要求为5 × 10-13，显然带辅助线圈的单个螺线管产生的磁场不能满足氢脉泽C场的均匀度要求。文[11]提出利用3个相同半径的线圈
天文研究与技术 2023年1期2023-02-02
- 基于螺线管磁信标的定位系统研究
提出了基于地面螺线管作为磁信标的实时定位方法。并对定位系统的软件做了具体设计，利用MATLAB GUI开发了上位机软件，实现了串口通信、实时波形显示、实时姿态显示、实时定位导航、误差修正与补偿等功能，最后进行了室内外定位试验，验证了定位方法的效果，通过相应的实验数据得出最终的结论。1 理论模型1.1 螺线管的磁场分布图1所示为通电时螺线管的磁力线示意图。本文所述的螺线管是在圆柱体骨架上密绕漆包线，当在漆包线上通上直流电时，螺线管周围便会产生由通电电流、线圈
电子制作 2022年11期2022-06-10
- 如何利用安培定则解题
用右手握住通电螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。下面向同学们介绍一下如何利用安培定则在不同题型和问法中解决实际问题。例1 （2021·湖南）如图1所示，甲、乙为条形磁体，中间是电磁体，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线，则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ）。A. N、N、S、S B. S、S、N、SC. N、N、S、N D. S、S、N、N分析：先由安培定则判断出中间的通电螺线管的极性，再由磁感线的
初中生学习指导·中考版 2022年1期2022-02-09
- 通电螺线管的磁场分布
)0 引言通电螺线管这一装置在工程中较为常用，然而，此装置在空间任一点的磁场强度的计算非常复杂，不易阐明，一些教材和文献中只给出了在轴线上的磁场分布的表达式或者是任意一点表达式的近似形式[1-4].苏安[5]用矢势法和磁标势法从理论上给出了空间任意点的磁场表达式，王慧娟[6]采用COMSOL Multiphysics仿真软件模拟了通电螺线管空间磁场分布.莫云飞等[7-9]采用不同的理论方法推导了通电螺线管激发的磁场中任意位置的磁感应强度，并将结果绘制成图像
辽宁大学学报（自然科学版） 2021年4期2022-01-10
- 西安200 MeV质子应用装置负氢离子源及低能束流传输线实验研究
数，再通过在单螺线管LEBT上开展传输实验得到离子源出口负氢离子束流强度。1 负氢离子源出口Twiss参数测量图1为负氢离子源及LEBT的结构示意图[2-3]。负氢离子源主要包括微波发生器、传输波导、源体及引出系统，主要设计参数列于表 1。2.45 GHz磁控管产生的微波通过环形器、三销钉调谐器及高压隔离波导后馈入离子源放电室。负氢离子源为两电极引出结构的永磁型ECR负氢离子源，直接安装在LEBT第一诊断室上, 结构如图 2所示。离子源产生的50 keV负
现代应用物理 2021年3期2021-11-10
- 如何判断通电螺线管的磁极
徐陈陈判断通电螺线管的磁极是学习电磁学的基础，更是学习电磁铁及电磁继电器在日常生活中应用的基础。本文以用安培定则判断通电螺线管磁极为基础，通过实例介绍判断磁极的三种题型。一、安培定则的内容通电螺线管的磁场分布与条形磁体的磁场分布一样，只是其两端的磁极跟电流方向有关，只要知道通电螺线管的电流方向、磁极、磁场分布中的任意一个，就可以利用安培定则判断出另两个结果，同时还可以根据通电螺线管的磁场分布判断其周围小磁针的分布及极性。如图1所示是用安培定则判断磁极的方法
初中生学习指导·中考版 2021年2期2021-09-10
- 电磁铁磁性强弱的探究
研究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验电路图。（1）增大通电螺线管的电流，滑动变阻器的滑片应向_______________（选填“左”或“右”）移动。（2）下表是该组同学所做实验的记录：同学们发现无铁芯组实验中没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是_________________。（写出一种即可）（3）在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一
初中生学习指导·中考版 2021年2期2021-09-10
- 基于学生体验的物理实验教学设计——以“通电螺线管周围的磁场”教学为例
其中实验“通电螺线管周围的磁场”在本章中起着承前启后的作用，既是磁现象的延伸与拓展，也是电磁继电器、电动机、磁生电的基础，在初中物理教学中占有重要的地位。1 实验设计与器材引导学生自主设计“探究通电螺线管周围磁场”的实验方案,探究螺线管的多种绕法,可使实验探究结论更具普遍性。通过将通电螺线管放入布满小磁针的透明玻璃板中,观察通电螺线管周围的磁场,使所得的探究结论更具有说服力。实验器材包括：电池、开关、导线、小磁针、漆包线、铁钉、A4纸等(图1)。图12 实
物理之友 2021年5期2021-08-10
- FRIB超导螺线管电磁设计1
介FRIB超导螺线管用于美国MSU的FRIB项目的超导直线加速器中，包括一个聚焦螺线管和一组双向矫正（水平矫正和垂直矫正）二极磁体，用于对束流聚焦和位置矫正.本设计详细介绍了FRIB超导螺线管的电磁设计，为后续的机械设计提供设计依据.2 磁体参数超导螺线管有两种规格，分别为有效长度50cm和25cm，聚焦螺线管和矫正二极磁体将组装在一个氦槽里，工作温度为4.5K.磁体要求在一个有限空间内产生平方积分磁场为和13.6T2m的轴向磁场，同时需要积分磁场为0.0
惠州学院学报 2021年3期2021-07-19
- 通电直螺线管自感与互感的物理图像*
学生们对通电直螺线管的自感/互感现象的描述、自感/互感系数的定义与计算表示能够理解，但是对两根直螺线管在顺接和逆接时的总自感系数计算公式则表示困惑.主要体现在以下两个方面：(1)两根通电直螺线管串联后的总自感系数(L总)的计算公式为L总=L1+L2±2M(1)其中L1与L2分别表示两根螺线管的自感系数，M为二者之间的互感系数.两根螺线管顺接串联时公式取加号，逆接串联时则取减号.不少学生认为，当螺线管由顺接变为逆接时，两根螺线管内部的磁场方向将从同方向变为反
物理通报 2021年7期2021-07-03
- 有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究
内容之一，长直螺线管的磁场分布是其中一个重要知识点，同时，螺线管是一个重要的电子器件和装置，如继电器、转换器和回旋加速器等.在一些经典的“大学物理”的教材中，如程守洙版，张三慧版，马文蔚版，Jackson版和Halliday版[1-5]，教学安排通常是先对单个圆形载流线圈轴线上的磁场分布进行计算，然后再介绍长直密绕螺线管的磁场分布.常见介绍是忽略螺距的影响，直接给出螺线管外部磁场为零，内部磁场均匀分布，均未作详细推导.在“大学物理实验”的教学中[6]，常见
大学物理 2021年6期2021-06-09
- 螺线管磁场设计的简易仿真分析方法
430070)螺线管是指多重卷绕的导电线圈，内部可以是空心或是金属芯。给螺线管通上电流，内部产生磁场[1-4]。螺线管的磁场大小与线圈材料、线圈匝数、线圈疏密、线管粗细、有无金属芯、金属芯材料、金属芯粗细、通过电流大小、电压大小等有关。通电螺线管因为其电流可调性高，能得到任意长度和大小的均匀磁场，应用非常广泛。螺线管是很多物理实验中的重要元件，可以用于电磁铁或电感器等[5,6]。在工程中可以用作转换器等[7,8]，在机械加工中，可以用来进行加磁切削等[9]
大学物理实验 2021年2期2021-06-07
- 螺线管满足代数叠加的条件
是电流为NI的螺线管。它等价于电流为NI的电流环或者等价于电流为NI的圆电流。关键词：电流环 圆电流 螺线管 代数叠加引言本人认为：学生学习一些虚假定理和虚假公式最难。教授讲不清，学生听不懂。也不知是何方神仙，利用分割叠加法推导出无限长螺线管内部轴线磁场表达式B=（µ0nI/2）（cosβ2-cosβ1），不知道蒙住了多少人。 可以说，100多年来，教授姑妄讲之，学生姑妄听之，昏昏然不知其所以然。《电磁学》教材中，用分割叠加法推导的无限长螺线管内部轴
科学与生活 2021年31期2021-01-18
- 螺线管满足代数叠加
是电流为NI的螺线管。它等价于电流为NI的电流环或者等价于电流为NI的圆电流。关键词：电流环 圆电流 螺线管 代数叠加引言本人认为： 学生学习一些虚假定理和虚假公式最难。教授讲不清，学生听不懂。也不知是何方神仙，利用分割叠加法推导出无限长螺线管内部轴线磁场表达式B=（µ0nI/2）（cosβ2-cosβ1），不知道蒙住了多少人。可以说，100多年来，教授姑妄讲之，学生姑妄听之，昏昏然不知其所以然。1、《普通物理》和《电磁学》中普遍存在一个通过分割叠加法推导
科学与生活 2021年28期2021-01-10
- 通电螺线管磁场的双重数值积分法和可视化
, 周丽丽通电螺线管磁场的双重数值积分法和可视化莫云飞1, 周群益2, 侯兆阳3, 周丽丽4(1. 长沙学院 电子信息与电气工程学院, 湖南 长沙, 410022; 2. 广州理工学院, 广东 广州, 510540; 3. 长安大学 理学院 应用物理系, 陕西 西安, 710064; 4. 赣南医学院 信息工程学院, 江西 赣州, 341000)通电螺线管可以当作环电流密绕而成的, 本文利用环电流的磁场公式推导了通电螺线管磁感应强度的积分式, 将公式无量纲
湖南文理学院学报(自然科学版) 2020年4期2020-11-25
- 对感生电场计算方法的探讨
题，例如无限长螺线管的电流随时间作线性变化时其管内外的E感问题，在讨论此问题时,部分教材利用反证法证明了螺线管管内外的E感线都是与螺线管轴线相垂直的同心圆.如图1所示.图1为一无限长螺线管的一段，C为螺线管的横截面，L为横截面圆周长,半径为R.笔者在此利用解析法和类比法两种方法来证明E感线都是与C同心的同心圆，并在此基础上计算E感的大小，以供教学参考，如有不妥，敬请指正.图1 无限长螺线管2 解析法在柱坐标下，感生电场遵从的麦克斯韦方程为(1)(2)因为螺
物理通报 2020年2期2020-05-18
- 跟随科学家识识“电生磁”
本身有关.通电螺线管的磁场和安培定则1.通电螺线管的磁场奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后进行研究发现，将导线弯成螺线管，形成通电螺线管，其周围磁场大大增强.通电螺线管周围磁场分布情况可以通过下面的实验观察：在嵌入螺线管的玻璃板上均匀地撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的排列.如图2甲所示，通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场（如图2乙）一样.然后在螺线管的周围放一些小磁针，观察小磁针的指向，判断螺线管的N、S极，实验表
中学生数理化·中考版 2020年2期2020-02-03
- 集成霍尔传感器特性测量与应用实验的改进
传感器测量通电螺线管内的磁场[3]. 对磁场进行准确测量，理论上要求霍尔片的平面与磁场垂直，但实际测量中霍尔片并不一定能保证与磁场垂直，由此产生测量值偏差；另外在测量待测通电螺线管磁场之前应该用专门的螺线管对霍尔片的灵敏度先行测量、标定. 为此对传统实验方法进行了改进，并采用1对位置关系呈正交的霍尔片对磁场同时进行测量，实际测量结果理想.1 实验方法与电路原理简介1.1 实验原理如图1所示，垂直于磁感应强度B放置的通有电流强度为I的导体(金属或半导体)，在
物理实验 2018年11期2018-11-22
- 圆电流和螺线管的磁场分布
如圆电流和载流螺线管，某些特殊位置如其对称轴上的磁感应强度的大小和方向可以利用初等函数的积分以及对称性分析得到.但对于整个空间中的磁场分布不能仅用初等函数进行计算和分析.根据磁矢势与磁感应强度之间的关系B=×A,利用完全椭圆积分函数可以对整个空间中的磁场分布进行计算和分析.基于这种方法，参考文献[1-6] 对圆电流周围的磁场分布进行了详细的分析，参考文献[7-11]对载流螺线管周围不同区域的磁场特性做了对比和数值计算.其研究结果对于理解圆电流和载流螺线管的
许昌学院学报 2018年10期2018-11-13
- 内爆压缩多层密绕螺线管的数值模拟*
特殊的多层密绕螺线管结构[4]，如图2所示。图1 多级MC-1装置实验原理图Fig.1 Schematic of cascades MC-1 experiment in exploded magnetic field图2 多层密绕螺线管壁截面结构示意图Fig.2 Fragmental picture of coil cross-section开展内爆压缩多层密绕螺线管结构的数值模拟研究，对于深入研究多级MC-1技术具有重要意义，目前在这个方面研究相对较少。
爆炸与冲击 2018年5期2018-09-27
- 变化电流的作用
词：变化电流；螺线管；感应电流；磁通量；磁力一、变化电流的作用上期《电磁感应研究》中图6所示ab段和ab段的变化磁场虽然是相同的，但是和它们临近的螺线管线圈的电流方向却是相反的，我认为因为和ab、ab邻近的电流方向相反，所以ab和ab处产生的感应电场方向相反。我认为abcd和abcd 回路中之所以产生感应电流是因为通电螺线管中的电流变化——是变化电流对ab和ab中的自由电子作用而使两个回路中检测有感应电流。变化电流对相邻导线的作用，可以分为两个方面：（1）
科技风 2018年27期2018-09-22
- 核磁共振陀螺磁屏蔽罩内静磁场系统优化设计
尺寸过大；2）螺线管，该结构能够在较小的体积内产生均匀度高的磁场，是核磁共振陀螺工程化生产所需的理想磁场结构。基于上述论断，本文主要研究利用螺线管产生均匀磁场。1 理论分析1.1 载流环形线圈的磁场载流环形线圈如图1所示。以线圈中心为坐标原点建立直角坐标系，z轴与线圈平面垂直，电流I以逆时针方向绕z轴旋转。根据毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律，线圈上任一长度dl处电流元Idl在点P形成的磁场可以表示为图1 环形电流磁场Fig.1 Ring current mag
中国惯性技术学报 2018年3期2018-08-27
- 无限长直密绕通电螺线管磁场的一种简单计算方法
限长直密绕通电螺线管的磁场分布是大学物理教材中经常使用的例子，但是，大部分教材都是直接假设螺线管内部为轴向的均匀磁场，而外部磁场为零，然后利用安培环路即可简单地得到内部磁场的大小[1].已有许多文献[2-6]针对该假设直接使用毕奥—萨伐尔定律或是使用对称性分析并结合安培环路定理进行了证明.但是，这些证明往往过于复杂，很难在实际的课堂中使用，因此很多教材由于篇幅的限制并未给出该假设的证明.为了培养学生认真严谨的学习态度，找出一种可以证明螺线管磁场分布假设的简
赤峰学院学报·自然科学版 2018年7期2018-08-11
- 长直密绕载流螺线管磁场的一种算法
2]对长直载流螺线管外部磁场，认为无限长直，且是细导线均匀密绕，给出的结论是管外磁感强度很小，可以看作零。应该说，这些结论是在近似条件下得出的，是一种近似值，与绝对等于零性质不同。有一些文献对此进行了探讨，文献[3]、[4]论证相对较深刻，但对电流密度的认识和正交分解不准确，对电流强度得出并应用了I=Icosα+Isinα这样的结论，这显然是不正确的，因为电流强度是标量而不是矢量。本文精确分析长直均匀密绕载流螺线管上电流的分布，给出计算螺线管外部磁场的一种
天水师范学院学报 2018年2期2018-06-19
- 同轴螺线管身管膛内电磁感应特性仿真与优化
要： 针对密绕螺线管在高频外部激励下感应磁场难以穿透金属圆筒壁的问题，基于麦克斯韦方程组推导不同激励类型的通电螺线管金属圆筒电磁感应特性，并以某型火炮身管为仿真算例，建立同轴螺线管身管电磁仿真模型，对不同激励频率下膛内电磁感应特性进行仿真分析。为进一步提高交流激励下膛内磁感应强度，以线圈参数、身管参数为设计变量，对同轴螺线管身管膛内电磁感应特性进行优化。仿真结果表明，膛内磁感应强度随着激励频率的提高呈指数型降低；在相同激勵条件下，可通过优化线圈、身管参数降
现代电子技术 2018年11期2018-06-12
- 探究影响螺线管磁性强弱因素的实验研究
法是将导线做成螺线管。但现在在初中物理教学中，大多数关于螺线管磁性强弱的实验室表征是通过磁体本身的具有吸引铁、钴、镍等的性质，即用螺线管去吸引大头针或曲别针，通过它们的个数来表征螺线管的磁性强弱。但在实验室中很多时候该实验的现象并不是很明显，本文则是从另一个角度出发，通过磁极间的相互吸引或排斥的效果来表征螺线管的磁性强弱。【关键词】螺线管 磁性 磁极间的相互作用【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）14-0
课程教育研究 2018年14期2018-06-07
- 分段式高均匀度螺线管的新设计
0)高均匀度的螺线管广泛应用于核磁共振成像、高精度探测器、粒子加速器、材料学物质性质研究等领域[1-5]。在高功率微波器件和粒子加速器中的螺线管产生的磁场起着约束粒子运动的重要作用。不同的微波器件对磁场的要求不同，最常见的要求为高均匀度和低漏场两种[6-7]。理论上电磁场逆问题是个多解问题，不同的磁场源分布都可以产生相同的磁场分布，但不同磁场源的研制成本和使用功效差异很大，工程上需要综合平衡。因为磁体设计是一个多参数、多目标的结构优化问题[8-9]，所以计
现代应用物理 2018年1期2018-05-30
- 电磁感应研究
词：电磁感应；螺线管；感应电流；感应电场如图1所示，矩形导体回路abcd在密绕螺线管中间和螺线管垂直，ab的中点接触螺线管。bc、cd、da到螺线管距离较远，闭合螺线管电源，在bc、cd、da所处位置用仪器检测不到有螺线管的磁场，图1实验是后面5个实验的基础。闭合螺线管电源时，abcd中如图1所示产生瞬间的感应电流。连接bc、cd、da在同一平面内远离螺线管组成某一回路，比如组成图2所示的回路，该回路所在的平面在螺线管中间与螺线管垂直。实验显示，闭合螺线管
科技风 2018年26期2018-05-14
- 核磁共振陀螺静磁系统端口漏磁抑制技术
亥姆霍兹线圈或螺线管产生，这两种结构均存在漏磁，在长期工作过程中一方面会因为磁力线在磁屏蔽材料表面反射形成杂散磁场，另一方面会导致磁屏蔽罩长期磁化，并最终干扰陀螺精度。1 静磁场系统漏磁计算目前，在核磁共振领域得到工程应用的均匀静磁场产生方案一般有两种[13-15]：亥姆霍兹线圈和螺线管。这里我们将亥姆霍兹线圈看作两匝的疏绕螺线管，从而只讨论螺线管一个方案。1.1 载流环形线圈的磁场载流环形线圈如图1所示。以线圈中心为坐标原点建立直角坐标系，z轴与线圈平面
中国惯性技术学报 2018年1期2018-05-10
- 基于磁致旋光效应测量有限长通电螺线管轴向磁场分布
研究有限长通电螺线管空间轴向磁感应强度分布通常基于霍尔效应，用特斯拉计或半导体磁敏元件等间隔伸入通电螺线管内部测量各位置的磁感应强度. 霍尔效应的产生需要在垂直于外磁场的方向上通以电流，电流的磁效应会使霍尔元件的附近形成磁场，与通电螺线管内部的磁场叠加，由此会给测量结果带来误差. 考虑到倍频法研究法拉第磁致旋光效应[1]的精度较高，而且基于光学原理的测量方法不会在通电螺线管内部产生附加磁场，所以笔者尝试用法拉第磁致旋光效应探究有限长通电螺线管空间轴向磁感应
物理实验 2018年3期2018-03-27
- 研读初高中教材差异 渗透物理思想方法教育①
理教材中,通电螺线管(环形电流)的安培定则的表述,却存在差异。2.1 安培定则的表述在苏科版物理九年级下册中,首先交代通电螺线管外部的磁场与条形磁铁周围的磁场相似,再阐述通电螺线管的安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致,则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。在人教版高中物理选修3-1中,环形电流的安培定则的表述是这样的:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。2.2
物理之友 2018年4期2018-03-06
- 矩形截面有限长螺线管磁场的计算
[1-8]，对螺线管的磁场有较多的讨论。对于无限长的密绕直螺线管，在忽略螺距影响的情况下，管内的磁场是均匀的而管外的磁场为零[1-3]。但是，对于有限长的螺线管，结论没有无限长螺线管那么简单[4-8]。当截面是圆形时，可以得到轴线上的精确磁场[2]。有限长的螺线管对称性不高，不能用安培环路定律计算，需要利用毕奥-萨伐尔定律，借助叠加原理进行计算，过程往往比较复杂。文献[4]中对于有限长螺线管的磁场进行了数值分析，不过没有给出一个明确的解析表达式。文献[5]
物理与工程 2018年1期2018-01-19
- 无限长密绕通电螺线管磁场简明计算
无限长密绕通电螺线管磁场简明计算李永乐(中国人民大学附属中学 北京 100080)通过对称性、磁场无源特点和安培环路定理，讨论了无限长密绕通电螺线管内外的磁场简明计算方法.通电螺线管 磁场 安培环路定理针对无限长密绕螺线管内外的磁场已有诸多讨论[1]，本文讨论一种没有采用由载流圆线圈轴线上磁场积分的方法，论证该种螺线管只在内部产生轴向匀强磁场的合理性.1 密绕螺线管磁场分解为了突出螺线管磁场最典型的特点，将密绕螺线管的电流近似看作在半径为R的圆柱体上一系列
物理通报 2017年11期2017-11-16
- 安培定则之我见
01“用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，则大拇指的那端就是螺线管的北极”。这是安培定则的内容，但是在应用安培定则判断通电螺线管的极性和电流方向的关系的教学中，不少学生因为螺线管的缠绕方式和电流方向变化的组合改变，不能正確按照“让四指弯向螺线管中电流方向”的要求摆出手形，遇到学习障碍。笔者应用“以掌代握”的方式，对安培定则手形加以改进，取得良好的教学效果。下面介绍这种方法。一、关于螺线管的说明①：因为螺线管中是否插入铁芯，对螺线管的电流方向和极性无
课程教育研究·学法教法研究 2017年2期2017-04-26
- 有限长通电螺线管内部空间磁力分析及仿真
7)有限长通电螺线管内部空间磁力分析及仿真郝大鹏，丁 琦，王 妙(西安航空学院 理学院，陕西 西安 710077)存在通电螺线管内部磁场无法获得解析表达，需要通过模拟软件进行数值计算的问题。以“磁力火车”实验为实例，在总结实验原理、注意事项的基础上，给出疏绕螺线管磁场强度的计算公式，利用Maxwell进行实验分析，获得了螺线管内任意位置“磁力火车”受到的磁力。Maxwell仿真可以考虑仿真材料和介质的物理特性，仿真结论更加真实。通电螺线管；磁场分析；Max
西安航空学院学报 2017年1期2017-02-25
- 蛋白质螺线管域检测的序列和结构方法综述
000)蛋白质螺线管域检测的序列和结构方法综述丁德武, 夏启寿, 殷小玲(池州学院 数学与计算机学院， 池州 247000)螺线管蛋白质在人类健康和蛋白工程领域的研究日益增多。螺线管域的识别有助于推断蛋白的功能和机制，研究蛋白的起源和进化，了解蛋白与蛋白的相互作用。当前，研究人员已经发展了从序列特征和结构特征两个角度识别蛋白质螺线管域的方法，对这些方法进行了概括总结。螺旋管蛋白；螺旋管域；序列特征；结构特征蛋白质的螺线管域(Solenoid domain)
生物学杂志 2017年1期2017-02-18
- 带电螺线管磁场的数值研究
大学生园地带电螺线管磁场的数值研究向 茜1，2，王世庆1，2，李自成1，2，李兴红1，2，候景景3（1．成都理工大学 工程技术学院 核工程与高新技术研究所，四川 乐山 614000；2．核工业西南物理研究院，四川 成都 610041；3．中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300）从毕奥-萨伐尔的基本定律出发，引入有效半径、有效空间位置和有效空间取向等概念，通过比较电流环和磁偶极场的远场近似计算与严格的带电螺线管磁场的计算结果，采用优化螺线管结构和
大学物理 2016年10期2016-12-12
- 应用朗威DISLab研究通电螺线管内部的磁感应强度分布规律
Lab研究通电螺线管内部的磁感应强度分布规律周欣仪(重庆市第十一中学校 重庆 400061)(收稿日期：2016-03-09)一般认为，在忽略边缘效应时，通电螺线管内部是个匀强磁场．然而，教材中所呈现出来的通电螺线管内部磁场分布图像却未能予以充分证实．本实验换用自行绕制的内径较小、长度较长的线圈进行实验，得到的实验图像较为准确地证实了这一结论．并基于真实的实验操作过程，改进了实验装置，以便更加便捷高效地得到实验数据和图像．数字化实验 通电螺线管 磁感应强度
物理通报 2016年11期2016-11-30
- 双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进
6)双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进秦丽霞，于建勇，段益峰(中国矿业大学，江苏 徐州 221116)针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足，提出一种设计方法，采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分，同时还可以测量螺线管内的叠加磁场，可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质，并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。
大学物理实验 2016年5期2016-11-17
- 通电的滑动变阻器和螺线管的磁效应缘何不同
的滑动变阻器和螺线管的 磁效应缘何不同朱木清姜付锦(武汉市黄陂区第一中学湖北 武汉430300)摘 要：通电的滑动变阻器激发的磁场怎么检测不到？文章从实验和理论上进行了探讨．关键词：滑动变阻器磁介质磁路收稿日期：(2015-03-05)如图1所示，在通电螺线管磁场分布演示实验中，用滑动变阻器替换螺线管，变阻器下面两个接线柱(全电阻)接入电路，并在滑动变阻器端头附近放置小磁针．实验显示，小磁针指向不再是图1所示情形，好像只受地磁场作用，大致都沿南北向．实验所
物理通报 2015年11期2016-01-11
- 磁通量的变化对线圈中感应电流的影响
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
科技传播 2015年23期2015-08-18
- 利用“几何画板”探索螺线管的磁场分布
几何画板”探索螺线管的磁场分布王明美(合肥师范学院,安徽合肥 230601)应用“几何画板”模拟了螺线管内轴线上磁场的分布,给出了螺线管磁场的数据计算表,绘制了螺线管磁场的分布图。几何画板;螺线管;磁场;分布函数1 螺线管磁场的表达式当螺线管通以电流I时,在管内轴线上任意一点的磁感应强度为(1)式中μ0为真空磁导率,n为单位长度线圈的匝数,β1、β2分别为螺线管轴上某一点到两边管口的张角,如图1所示[1-3]。当螺线管为无限长时,β1=0,β2=π,此时磁
大学物理实验 2015年5期2015-07-02
- 两同轴通电圆柱形螺线管间电磁作用力分析和计算
同轴通电圆柱形螺线管间电磁作用力分析和计算康玉宽 李众立(西南科技大学制造科学与工程学院 四川绵阳 621000)通过建立数学模型，运用电磁场理论、数值计算方法、微积分知识推导出两通电圆柱形螺线管间互感，进一步运用虚功原理推导出两同轴通电圆柱形螺线管间电磁作用力的表达式，着重分析和研究了两同轴通电等大的圆柱形螺线管间电磁作用力的计算方法和思想。利用Matlab数学软件对实际的等大的两个同轴圆柱形螺线管电磁感线分布情况进行了模拟，进一步验证计算结果的正确性，
西南科技大学学报 2015年1期2015-06-06
- 浅谈螺线管教学随想
2100）浅谈螺线管教学随想王德江（新疆沙湾县第四中学新疆维吾尔832100）自从奥斯特发现了电流的磁效应并且用通电直导线证明了磁场的存在和磁场的方向之后。人们为了增强通电导体的磁性。将通电直导线变成螺旋状制成螺线管，下面就对螺线管谈谈自己的一点见解。一、螺线管的构想来源于自然界。螺旋结构是自然界最普遍的一种形状。大到螺旋星系小到DNA分子、远至台风，近直牵牛花的茎的攀缘都是在螺旋线中产生。特别是生活中常碰到右旋的物品较多，因为大多数人为右手便于操作、安装
新教育时代电子杂志(教师版) 2015年1期2015-02-27
- 利用双霍尔探头测螺线管中低频交变磁场
杂的实验，利用螺线管磁场实验仪测螺线管中心磁场，测定霍尔片的载流子类型、载流子浓度及其导电率和磁导率等［1-2］已被广泛研究，当螺线管中通低频交变电流时，螺线管中磁场的分布特征如何，也是值得探讨的，这是由于日常生存的空间处处都存在弱电磁辐射.目前所使用的霍尔元件灵敏度高、体积很小，对磁场频率的变化反应快，为较精确测量螺线管中低频交变磁场分布成为可能.本文通过简单改造螺线管磁场实验仪，利用双霍尔元件作探头来测量螺线管中低频交变磁场，从而加深学生对矢量场的认识
物理实验 2014年7期2014-12-01
- 求解无限长载流直螺线管磁场的两种方法比较＊
解无限长载流直螺线管的磁场是个典型的问题.本文根据毕奥 －萨伐尔定律和安培环路定理两种方法来解析，并进行比较.1 用毕奥 －萨伐尔定律求解先讨论用毕奥 －萨伐尔定律求单匝圆形载流导线的磁场，然后根据磁场的叠加原理求多匝圆形载流导线的磁场.【例1】设在真空中，有一半径为R圆形载流导线，通过的电流为I，通常称作圆电流.试求通过圆心并垂直于圆形导线平面的轴线电流上任意一点P处的磁感应强度.解析：建立如图1所示的坐标系.其中Ox轴通过圆心O，并垂直圆形导线平面，在
物理通报 2014年5期2014-10-29
- 自制物态变化实验演示仪＊
个大约10匝的螺线管A.（2）用同样的方法将长约500mm，外直径为1.6mm的毛细管绕制1个大约3匝的螺线管B.（3）将螺线管B的一端插入螺线管A的一管口中，插入深度约10mm，并用磷铜焊条将它们焊接起来.螺线管B的另一端插入长约50mm、外直径为6mm的直铜管的一端管口中，插入深度大约10mm，再用磷铜焊条将它们焊接起来.（4）将6mm的对接头铜钠子套在直铜管上，然后将直铜管的另一端用扩口器扩一喇叭口.（5）用铜钠子将对接头固定在“喇叭口”上.至此，“
物理教师 2014年9期2014-10-21
- 基于COMSOL Multiphysics的通电螺线管磁场分析
sics的通电螺线管磁场分析王慧娟，李慧奇(华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003)文中通过载流螺线管模型，分析了有限长螺线管磁感应强度的理论算法，并用仿真软件COMSOL Multiphysics 建模并仿真，得到了螺线管模型磁感应强度的三维立体解，形象直观地表现了螺线管空间磁场的分布情况。同时，验证了与理论计算结果的一致性，并为电磁场其他问题的仿真建模提供参考。螺线管；磁感应强度；COMSOL Multiphysics软件；仿真通
实验科学与技术 2014年6期2014-08-10
- 对“探究产生感应电流的条件”课题教学的质疑和改进
开关时；当将小螺线管插入大螺线管，或从中拔出时；当将铁芯插入小螺线管，或从中拔出时；当开关闭合后来回移动变阻器的滑动触头时；当条形磁铁插入大螺线管，或从中拔出时，都能使大螺线管电路中产生感应电流，从而使电流表的指针发生偏转.在学生活动的基础上，教师再引导学生概括上述各种操作（包括切割磁感线运动）的共同点：通过闭合回路的磁感量发生变化，由此得出产生感应电流的条件.二、几点质疑这样的教学设计表面看上去既周到又严密，似乎无懈可击.但从科学研究的进程和人认识事物的
教学月刊·中学版（教学参考） 2014年7期2014-08-04
- 有限长密绕螺线管空间磁场分布模拟
071002)螺线管是产生电磁场的基本元件之一,在天文地理、生态环境、地质勘测、医疗器械等领域有着十分广泛的用途[1～3]. 在实际应用中, 通常将其内部磁场认为是均匀磁场.众所周知,有限长螺线管存在边缘效应问题, 只有靠近中心的一定区域的磁场是均匀磁场.因此,对有限长螺线管磁场强度空间分布的理论模拟可为对磁场分布要求较高的仪器生产提供理论依据.另外，在课堂教学中,通常讲解的是无限长的螺线管磁场分布,得到一个内部分布均匀的磁场.对有限长螺线管磁场模拟可以使
物理通报 2014年3期2014-06-27
- 基于DIS的通电螺线管内部磁场的研究
0）众所周知，螺线管是由导线均匀紧密地绕成圆筒型的线圈，当螺线管中通有电流时，可以产生磁场，是被广泛应用的一种电子元件。在中学物理教学中只是定性的说明其内部为匀强磁场以及用右手定则表示其磁场方向，并未对磁场分布深入研究，同时利用传统的演示实验仪器也无法直接测量其磁场的分布和强度。[1]DIS（Digital Information System）数字化信息系统，是将传感器、数据采集器与传统实验仪器结合，利用计算机软件将采集到的数据通过图像、数据和仪表等形式
科技视界 2014年7期2014-04-27
- 磁聚焦法测量螺线管中心磁场
716000)螺线管中磁场的测量是电磁学实验中一个传统的实验项目［1］，各高等院校普遍开设这一实验项目，一般采用“冲击电流计法”［2］和“霍耳效应法”［3，4］，为了拓宽螺线管中磁场的测量方法，本文采用磁聚焦法，用长直螺线管和阴极射线示波管来实现电子束的磁聚焦，测量了长直螺线管中心磁场的磁感应强度，下面介绍这一测量原理和测量方法。1 实验原理1.1 电子束的磁聚焦当电子的运动方向与磁场方向有一定夹角θ(0＜θ＜π)时，电子既有垂直于磁场的速度分量⊥，又有平
延安大学学报（自然科学版） 2012年3期2012-01-25
- 为什么感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化?
有灵敏电流计的螺线管置于水平放置的台秤之上,将条形磁体靠近或插入螺线管(注意不要使之触到台秤),电流计指针偏转,与此同时,台秤的计数增大,这说明有其他形式的能转化为电能.只要稍加引导,学生就会通过自己的努力发现:在这一过程中,运动磁体克服螺线管对其所施加的斥力做功,将一部分机械能转化为电能,感应电流及其所产生的磁场方向如图1(2)所示.感应电流的磁场与引起感应电流的磁场反向,以阻碍引起感应电流的磁通量的增加.图1同理,如图2(1)所示,将条形磁体远离螺线管
物理教师 2011年10期2011-07-25
- 2009年中考物理电与磁作图题分析
：1.已知通电螺线管中电流的方向（电源的“+”、“-”极），确定磁场的方向，判断放在通电螺线管周围小磁针的N、S极；2.已知通电螺线管周围小磁针静止时的方向，判断通电螺线管中电流的方向（电源的“+”、“-”极）；3.已知通电螺线管中电流的方向（电源的“+”、“-”极），画出通电螺线管周围磁感线的方向；4.将电磁铁连入设计的电路中，来改变电磁铁磁性的强弱。已知通电螺线管中电流的方向（电源的“+”、“-”极），确定磁场的方向，判断放在通电螺线管周围小磁针的N、
黑龙江教育(教育与教学) 2010年3期2010-01-20
- 电生磁检测题
所示的四个通电螺线管中，能正确地表示通电螺线管磁极极性的是（）.2． 要改变一个通电螺线管的极性，以下方法中可行的是（）.A． 改变通过螺线管的电流方向 B． 改变螺线管的匝数C． 改变通过螺线管的电流大小 D． 往螺线管内插入铁芯3． 如下图所示，通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是（）.4． 如图1所示，在“山”字形铁芯的B端绕有一通电线圈，则它的磁极位置（）.A． A端为N极，C端为S极B． A端为S极，C端为N极C． A、C两端均为N极，B端为S极D．
中学生数理化·八年级物理人教版 2008年4期2008-06-24
- 如何理解和使用安培定则
方向有关；通电螺线管外部也存在磁场，磁场方向也与电流方向有关.磁场方向和电流方向可以用安培定则（又称右手螺旋定则）来判断.安培定则可分为安培定则1和安培定则2.直线电流的方向跟它周围产生的磁场方向之间的关系可以用安培定则1来判定：用右手握住直导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.通电螺线管的电流方向跟它产生的磁场方向之间的关系，可以用安培定则2来判定：用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中的电流方向，
中学生数理化·八年级物理人教版 2008年4期2008-06-24