大學物理實驗講義

1、實驗一用天平測量質(zhì)量本實驗介紹測量固體和液體密度的兩種方法,流體靜力稱衡法和比重瓶法,通過實驗除了要掌握這兩種方 法外, 還要熟練地掌握物理天平的調(diào)整和使用方法。 實驗儀器 物理天平 (附砝碼 、燒杯、溫度計、酒精、蒸餾水、 待測物。 儀器介紹物理天平的構(gòu)造如實圖 2-2所示,在橫梁的中央和 兩端各有一個刀口 (圖中 2 , 中間的刀口安放在支柱 頂端的刀墊上,刀墊用瑪瑙或硬質(zhì)合金鋼制造,兩 端的刀口用于懸掛稱盤,橫梁上裝有可以移動的游 碼 (圖中 5 , 用于稱量 1克以下的質(zhì)量, (游碼從橫梁 的左端移到右端相當于在右盤中加了 1克的砝碼 , 橫梁等分為 10大格,每大格又分為 5小格,因

2、此, 游碼每移動一小格相當于在右盤中加 20毫克的砝 碼,即這種天平的分度值為 20毫克。常見物理于平 的最大稱量為 0.5千克 (即 500克 。 橫梁中部還裝有 豎直向下的指針 (圖中 7 ,與支柱上的指針標尺 (圖 中 8 相對應,用以指示天平的平穩(wěn)位置及靈敏度, 指針的中間有一重心螺絲,它的位置在出廠時已經(jīng) 調(diào)整好了,不得任意去旋動它;橫梁兩側(cè)還有用 來調(diào)整零點的螺桿、螺母 (圖中 9 ,支柱后面裝有水 平儀,可通過調(diào)節(jié)底座上的調(diào)節(jié)螺絲 (圖中 12 來調(diào)節(jié)天平底板水平、支柱鉛直,天平的底座上,在左側(cè)稱盤的上方還有一個可以放置物品的托架 (圖中 15 。標志天平規(guī)格性能的除了“最大稱量

3、”以外,還有游標的分度值以及“感量”或“靈敏度” 。 “感量” 是指,使指針在指針標尺上偏轉(zhuǎn)一格時在稱盤中所加的質(zhì)量值,感量的倒數(shù)叫“靈敏度” ,即稱盤中每加 1克 (或 0.1克 時,指針的偏轉(zhuǎn)格數(shù),利用靈敏度可以很快判斷需要把游碼移動幾格就能使天平達到平衡, 從而提高測量的效率。 物理天平的操作步驟如下:1、調(diào)節(jié)底座螺絲,直到水平儀中的氣泡位于水平儀中間,則說明天平座位水平了、支柱鉛直和刀墊水平了。2、調(diào)節(jié)零點,把稱盤掛在橫梁兩側(cè)的刀口上,并把游碼放在零位,然后將止動旋鈕 (圖中 16 順時針方向旋轉(zhuǎn)支起橫梁,用水平調(diào)節(jié)螺絲調(diào)好天平的平衡,調(diào)整后即把止動旋鈕逆時針轉(zhuǎn)動復位,放下橫梁。 3每

4、次增加或減少砝碼,均需先放下橫梁,要判斷天平是否平衡的時候,才支起橫梁稱衡,平時的大部 分時間都要放下橫梁!緊記!以保護好天平刀口不受磨損,保證天平有足夠的靈敏度。4、完成全部稱衡后,用止動旋鈕放下橫梁,并把稱盤摘離刀口,游碼復零,砝碼歸盒蓋好。實驗原理設物體的質(zhì)量為 m ,體積為 V ,則其密度 為1. 橫梁 2. 刀口 3. 支柱 4. 刀墊 5. 游碼 6. 游碼標尺7. 指針 8. 指針標尺 9. 平衡螺絲 10. 水平儀 11. 底盤 12. 調(diào)節(jié)螺絲 13. 秤盤 14. 掛鉤 15托架 16. 重心螺絲 17. 止動旋鈕實圖 2-2從上式看出, 要測量物體的密度, 就要稱出其質(zhì)量

5、和確定其體積。物體的質(zhì)量可用天平稱衡, 而對外形 不規(guī)則的固體,其體積難以確定。下面介紹兩種可以在不需要確定體積的情況下測出固體和液體的密度。(1流體靜力稱衡法 固體密度的測定 對于外形不規(guī)則且不溶于水的固體, 采用液體靜 力稱衡法。 設用物理天平稱衡一外形不規(guī)則的固體, 稱得其質(zhì)量為 m , 然后將此固體完全浸入水中稱衡,如圖 2-1所示, 稱得其質(zhì)量為 m 1, 則固體在水中所 受浮力 F 為F=(m-m 1g 式中 g 為重力加速度, m 1g 稱為該固體浸入水中 的視重。設固體的體積為 V ,水的密度為 0,根據(jù) 阿基米德原理,固體在水中所受浮力等于它所排開 水的重量,即 F=0Vg因

6、此有 : V=(m-m 1/0 (2-2 將 (2-2 式代入 (2-1 式,即得 : x1=m0/(m-m 1 (2-3因水的密度與溫度在關(guān),故應根據(jù)實驗時的水溫,在附表中查出相應的 0值。 液體密度的測定根據(jù) (2-3 式,若將該物體再浸入待測液體中進行稱衡,設稱得其視重為 m 2g ,則 (m-m 2g=x2Vg (4-4 由 (2-2 式和 (2-4 式可得 :x2=0(m-m 2/(m-m 1 (4-5 因此只要再測出 m 2,根據(jù) (4-5 式,即可求得該液體的密度 x2 (2用比重瓶測液體的密度設空比重瓶的質(zhì)量為 m 1,充滿密度為 x3待液體時的質(zhì)量為 m 2, 充滿和該液體同

7、溫度的蒸餾水時的質(zhì)量為 m 3, 比重瓶在該溫度下容積 為 V ,則x3=(m2-m 1/V, V=(m3-m 1/0 x3=0(m2-m 1/(m3-m 1 (2-60可根據(jù)實驗時的水溫從附表中查出, 由上式即可求出待液體的密度 x3。實驗內(nèi)容與步驟:(1熟悉物理天平的結(jié)構(gòu)原理及其使用方法和操作規(guī)程。調(diào)整天平的水平,并檢測其零點和靈敏度 C 。 記錄天平的感量:1、由靜力稱衡法求固體銅的密度 計算公式:銅 =水 m 1/(m1-m 2式中:m 1待測物在空氣中的質(zhì)量 m 2待測物在水中稱衡的質(zhì)量 水 當時水溫度下水的密度 測得: (2211222122211211m m m m m m m

8、m m m m m m -=-=-=水 水 水 圖 2-1 22212122221 m (m m ( m (m m (+-=水 結(jié)果得銅的密度為:= 2、用靜力稱衡法測液體密度 待測物:酒精 借用固體:銅圓柱 計算公式:液 =水 (m1-m 3/(m1-m 2 式中:m 1借用固體在空氣中的質(zhì)量m 2借用固體在水中稱衡的質(zhì)量 m 3借用固體在液體中稱衡的質(zhì)量 水 當時水溫度下水的密度m 1、 m 2可利用內(nèi)容 1的結(jié)果 酒精水 1312誤差:2321232322222121 m ( m m ( m ( m m ( m ( m m ( m m ( m (m m (m m (m -+-+-= +

9、+ =水 (213221312221321m m 1(m m m m m m m m m m m -=-=-+-=水 水 水結(jié)果酒精的密度為:酒精 = 3、用比重瓶法測量液體的密度。 設空比重瓶的質(zhì)量為 m 1,充滿密度為 液 待液體時的質(zhì)量為 m 2,充滿和該液體同溫度的蒸餾水時的質(zhì) 液 水 2131誤差: 2313232322222121 m ( m m ( m ( m m ( m ( m m ( m m ( m (m m (m m (m -+-+-= + + =水 (213213132213321m m m m (m m m m m m m m m -=-=-=水 水 水結(jié)果為:液 =實

10、驗二 惠斯通電橋測電阻實驗目的1、了解直流電橋測電阻的基本原理及使用方法; 2、學會組裝電橋,并用之測量電阻。 3、學會使用箱式電橋測量電阻 實驗儀器直線電橋、直流電源、檢流計、電阻箱、 QJ23a 型直流單臂電橋 、 待測電阻、開關(guān)和導線等。 實驗原理電橋電路簡稱電橋,四個電阻 R 0、 R 1、 R 2、 R 3(稱為橋臂 接成一個閉合導體系統(tǒng) (如圖 1 。這系統(tǒng)的兩個對角互相連接, 且在一對對角之間接入檢流計 G 、 限流電阻 R G 和開關(guān) K G , 而在 另一對角間接入電源、 開關(guān) K E 和限流電阻 R E , 就構(gòu)成了所謂的 “橋路” 。 如果各電阻任意選定的, 那么橋路 b

11、,d 兩端的電壓 并不相等,檢流計中就會有電流流過,顯示橋路不平衡,只有在 R 2/(R1+R2=R3/(R3+R0 (4.1 的情況下, b,d 兩點的電位才相等, 電橋達到平衡。 如果其中 R 1=Rx 是未知電阻,則利用分比定理簡化后可得R 1=Rx =(R2/R3 R 0 (4.2從上式可知, 待測電阻 R x 等于 R 2/R3與 R 0的乘積 (或者 R 0/R3與 R 2的乘積 。也就是說在三個已知電阻中,實際上只要知道一電阻的數(shù)值(必須是 R x 鄰近的一個電阻 ,而其它兩個電阻只需知道它們的比值就能求得未知的電阻了。通常稱 R 2、 R 3為比例臂, R 0為比較臂 (或 R

12、 0、 R 3比例臂,相應的 R 2為比較臂 。所以,電橋由四臂 (測量臂,比較臂和 比例臂 及檢流計,電源三部分組成。與檢流計串聯(lián)的限流電阻 R G 和開關(guān) K G 的作用是在調(diào)節(jié)電橋平衡時 保護檢流計, 不使其在長時間內(nèi)有較大的電流流過而遭損。 隨著電橋的逐漸趨于平衡, R G 的值可相應減小, 直至為零,此時 K G 滑線式 (又叫板式 惠斯登電橋 的結(jié)構(gòu)如圖 2所示,其基本特征是 采用一根均勻電阻絲 AC 作比率臂 電阻 R 1和 R 2,而 D 點是可沿電阻絲 AC 滑動的。因為電阻絲處處均勻,所以比 率臂的比率為:R 1/ R2= l 1/ l 2, 所以, 、 滑動觸頭 D ,使

13、 D 點位置改變,當 電橋平衡時, R x = l 1 R0/ l 2, 由于 l 1+ l 2= l為定長, 故有 R x = l 1 R0/ (l -l 1 , 實驗時適當選擇 R 0阻值, 然后通過 改變 l 1長度來測出 R x 。實驗內(nèi)容與步驟:1、用滑線式惠斯登電橋測量電阻 R x 按圖 3接好電路,找老師檢查電路。把檢流計 G 的指針調(diào)零 (要求把指針、零刻度線、指針在鏡子的像的三線重合 。讀出待測電阻的標稱值, 填到記錄表格左上角的格中, 然后選取 R 0的大小與待測電阻的標稱值成一 定的比例 (例如取 1:1。接通電源,將觸頭 D 由 AC 線的中點稍向右端 (或左端 移動,

14、并輕快地按一下 D 鍵 (一觸即離 ,同 時注意觀察檢流計指偏轉(zhuǎn)方向,然后把觸頭 D 由 AC 中點稍向左端 (或右端 移動,若按下觸頭 D 時,檢流 計指針偏轉(zhuǎn)與上一不同,說明電路正常,可以進行實驗。按住觸頭 D ,并在 AC 線滑動,使檢流計指針指零。 在米尺上讀出 l 1與 l 2,然后斷開電源。 將 R 0與 R x 互換位置,重復上述步驟。 改變電源極性,重復上述過程。求四次測量結(jié)果的平均值并計算誤差。E圖 2R 2 R x C x 1 20x 210知 R x = Rx x (1-7 知:x 為四個 x R 的平均值。 結(jié)果表示為:R x R x = 倍率該選多大值,根據(jù)待測電阻標

15、稱值 =測量盤示數(shù)倍率,把測量盤示數(shù)和倍率預置好才開始測量。 思考題:1、 用惠斯通電橋測電阻時, 選擇恰當?shù)谋嚷?K 的原則是 。 比如, 用本實驗 QJ23型直流電橋測約 1102的電阻,應該使比率 K = 0.1 。2、提高惠斯通電橋靈敏度的方法主要是選用靈敏度高的 ,其次是選擇合適的 適當提高 電壓 。3、用惠斯通電橋測量中等阻值的電阻,當電橋平衡時, R x =( R2 / R3 R0,下列因素中影響 R 0測量誤 差的原因是 :A .電源電壓有微小變化; B . R 2 、 R 3和 R 0的阻值不準確; C .接觸電阻及接線電阻過大; D .溫度變化的影響; E .檢流計刻度不均

16、勻; F .檢流計零點未校準; G .檢流計靈敏度較低。4、用滑線式電橋測量電阻,它平衡的條件是什么?滑動觸頭在什么位置時,測量的精度最高?為什么? 5、改變電源極性對測量結(jié)果有什么影響?圖 3 反接換臂后 正接換臂后 正接換臂前 反接換臂前實驗三 單擺的設計與研究實驗簡介單擺實驗是個經(jīng)典實驗,許多著名的物理學家都對單擺實驗進行過細致的研究。本實驗的目的是學習 進行簡單設計性實驗的基本方法,根據(jù)已知條件和測量精度的要求,學會應用誤差均分原則選用適當?shù)膬x 實驗原理 glT 2= 式中 T 為單擺的擺動周期, l 為懸點到小球質(zhì)心的距離, g 為當?shù)氐闹亓铀俣取?實驗內(nèi)容1. 用誤差均分原理設計

17、一單擺裝置,測量重力加速度,測量精度要求gg 1% 2. 對重力加速度 g 的測量結(jié)果進行誤差分析和數(shù)據(jù)處理,檢驗實驗結(jié)果是否達到設計要求。3. 自擬實驗步驟研究單擺周期與擺長、擺角、懸線和質(zhì)量和彈性系、空氣阻力等因素的關(guān)系,試分析各項誤差的大小。4. 自擬實驗步驟用單擺實驗驗證機械能守恒定律。實驗重點根據(jù)測量精度的要求,用誤差均分原則選用適當?shù)膬x器和測量方法。 參考實驗步驟 1、 重力加速度 g對擺長為 l 的單擺,測量在5的情況下,連續(xù)擺動 n 次的 0.5%。 提示 : (1擺長 l 應是擺線長加小球的半徑 (如右圖 。 l =( x 2-x 1 -(d /2 (2球的振幅小于擺長的12

18、1時,5。 (3握停表的手和小球同步運動,測量誤差可能小些。(4當擺錘過平衡位置 O 時,按表計時,測量誤差可能小些。 (5為了防止數(shù)錯 n 值,應在計時開始時數(shù)“零” ,以后每過一個周期, 數(shù) 1, 2, . , n 。2、考查擺線質(zhì)量對測 g 的影響按單擺理論,單擺擺線的質(zhì)量應甚小,這是指擺線質(zhì)量應遠小于錘的質(zhì)量。一般實驗室的單擺擺線質(zhì) 量小于錘的質(zhì)量的 0.3%,這對測 g 的影響很小,在此實驗的條件下是感受不到的。為了使擺線的影響能 感受到,要用粗的擺線 (如用保險絲類 ,每米長擺線的質(zhì)量達到錘的質(zhì)量的 1/30左右;參照上述“ 1”去測 g 。提示:用這樣粗的擺線去測 g ,其影響也

19、不嚴重,還要細心去測才能感受到粗線的影響。 3、考查空氣浮力對測 g 影響在單擺理論中未考慮空氣浮力的影響。實際上單擺的錘是鐵制的,它的密度遠大于空氣密度,因此在 上述測量中顯示不出浮力的效應。為了顯示浮力的影響,就要選用平均密度很小的錘。在此用細線吊起一乒乓球作為單擺去測 g ,和上 述“ 1”的結(jié)果相比。提示:除去空氣浮力的作用,還有空氣阻力使乒乓球的擺動衰減較快,另外空氣流動也可能有較大影 響,因此測量應很仔細。五 回 答 問 題1、設單擺擺角 接近0時的周期為 0T ,任意擺角 時周期 T ,二周期間的關(guān)系近似為2sin 411(20+=T T若在10=條件下測得 T 值,將給 g 值

20、引入多大的相對誤差?2、在室內(nèi)天棚上掛一單擺,擺長很長,你設法用簡單的工具測出擺長?但不許直接去測量擺長。六 測 量 舉 例x A (2、用米尺 (No.02測擺線長 l x 1= x 1U B (x 1=20.00.5(mm x 2= x 2U B (x 2=1032.00.5(mml = ( x 2-x 1 -(d /2=1000.98mm 1001.0(mm U(l =x 2+x 1+(U(d /2=1mml = lU B (l =10011(mm=1001(10.1%(mm A (4計算 g 值g=42n 2l /t 2=(42502100110-3 100.392=9.80(ms-2

21、 U(g/g=(U(l / l +(2U(t /t =0.1%+20.04%=0.2% U(g=g0.2%=0.00196 0.02(ms-2g=gU(g=9.800.02(ms-2=9.80(10.2%(ms-2(5評價: g 的理論值,肇慶位于北緯 23, g 0=9.79(ms-235. 002. 0. 002. 0. 980. 9 (0=-=-g g結(jié)果可取實驗四 液體粘度的測定實驗目的使用下落小球的方法測定液體的粘滯系數(shù)。 實驗儀器玻璃圓筒,溫度計,密度計,螺旋測微器,游標卡尺,天平,米尺,秒表,鑷子,落球,蓖麻油等。 實驗原理由于液體具有粘滯性,固體在液體內(nèi)運動時,附著在固體表面的

22、一層液體和相鄰層液體間有內(nèi)摩擦阻 力作用,這就是粘滯阻力的作用。對于半徑 r 的球形物體,在無限寬廣的液體中以速度 v 運動,并無渦流 產(chǎn)生時,小球所受到的粘滯阻力 F 為rv F 6= (1公式(1稱為斯托克斯公式。其中 為液體的粘滯系數(shù),它與液體性質(zhì)和溫度有關(guān)。如果讓質(zhì)量為 m 半徑為 r 的小球在無限寬廣的液體中豎直下落,它將受到三個力的作用,即重力 mg 、液體浮力 f 為 g r 334、粘滯阻力 rv 6,這三個力作用在同一直線上,方向如圖 1所示。起初速度小,重力大于其余兩個力的合力,小球向下作加速運動;隨著速度的增加,粘滯阻力也相應的增大,合力相應 的減小。當小球所受合力為零時

23、,即063403=-rv g r mg (2 小球以速度 v 0向下作勻速直線運動,故 v 0稱收尾速度。由公式(2可得36 34(rv gr m -= (3 當小球達到收尾速度后,通過路程 L 所用時間為 t ,則 v 0=L /tt rLgr m -=6 4(3 (4 上式成立的條件是小球在無限寬廣的均勻液體中下落, 但實驗中小球是在內(nèi)半徑為 R的玻璃圓筒中的液體 里下落,筒的直徑和液體深度都是有限的,故實驗時作用在小球上的粘滯阻力將與斯托克斯公式給出的不 同。當圓筒直徑比小球直徑大很多、液體高度遠遠大于小球直徑時,其差異是微小的。為此在斯托克斯公 式后面加一項修正值,就可描述實際上小球所

24、受的粘滯阻力。加一項修正值公式(4將變成tR r rL g r m +-=4. 216 34(3 (5 式中 R 為玻璃圓筒的內(nèi)半徑,實驗測出 m 、 r 、 、 t 、 L 和 R ,用公式(5可求出 液體的粘滯系數(shù) 。 實驗內(nèi)容1.用天平測小鋼球的質(zhì)量:把 30粒小鋼球裝入小盤中,秤其質(zhì)量為 m 1,再秤 空盤的質(zhì)量為 m 2, 則每一粒小鋼球的質(zhì)量為 m=(m1-m 2 /30。 只提供一臺分析天平 希望各人輪開測量。只要求測量一次;2.用螺旋測微計測出 6個小球直徑 d , 。取平均后求半徑,表格自己設計,注 意令螺旋測微計的測砧水平放置,以免小球滾落下來。3.將裝有蓖麻油的圓筒如圖

25、2所示安裝,調(diào)整其中心軸鉛直。4.用游標卡尺測量圓筒內(nèi)徑,不同內(nèi)徑測三次取平均,求得半徑 R 。5.在蓖麻油中部取一段,上下端各固定一標線 N 1、 N 2,并通過測試或計算使 小球勻速通過標線 N 1,測出 N 1、 N 2之間的距離 L 。6.用鑷子分別夾起每個小球,先在油中浸一下,然后放入圓形油面中心,讓其自由下落,用秒表測 出每個小球勻速經(jīng)過路程 L 所用時間 t 1、 t 2、 t 6。測量 6次。7.測出蓖麻油的密度 和實驗前后油的溫度 T 。只提供一支溫度計和比重計,輪開到有溫度計和比 重計瓶里觀察。數(shù)據(jù)處理1.將所測數(shù)據(jù)填入自擬的表格內(nèi);圖 2126思考題1.斯托克斯公式的應用

26、條件是什么?本實驗是怎樣去滿足這些條件的?又如何進行修正的?2.如何判斷小球已進入勻速運動階段?注意事項1.待測液體應加注至管子內(nèi)刻線 A 上一定位置,以保證小球在刻線 A 、 B 間勻速運動。2.小球要于管子軸線位置放入。3.放入小球與測量其下落時間時,眼與手要配合一致。4.管子內(nèi)的液體應無氣泡,小球表面應光滑無油污。5.測量過程中液體的溫度應保持不變,實驗測量過程持續(xù)的時間間隔應盡可能短。實驗五 磁場的研究實驗目的:1、研究載流圓線圈軸線上各點的磁感應強度,把測量的磁感應強度與理論計算值比較, 加深對畢奧 -薩 伐爾定律的理解 ;2、在固定電流下,分別測量單個線圈(線圈 a 和線圈 b 在

27、軸線上產(chǎn)生的磁感應強度 B (a 和 B(b,與 亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的磁場 B(a+b進行比較,3、測量亥姆霍茲線圈在間距 d=R/2、 d=2R和 d=2R, (R 為線圈半徑 ,軸線上的磁場的分布,并進行 比較,進一步證明磁場的疊加原理;4、描繪載流圓線圈及亥姆霍茲線圈的磁場分布。 實驗儀器:(1圓線圈和亥姆霍茲線圈實驗平臺,臺面上有等距離 1.0cm 間隔的網(wǎng)格線;(2高靈敏度三位半數(shù)字式毫特斯拉計、三位半數(shù)字式電流表及直流穩(wěn)流電源組合儀一臺;(3傳感器探頭是由 2只配對的 95A 型集成霍爾傳感器 (傳感器面積 4mmx 3mmx 2mm與探頭盒 (與臺面接 實驗原理:(1 根據(jù)畢奧一薩

28、伐爾定律,載流線圈在軸線 (通過圓心并與線圈平面垂直的直線 上某點的磁感應強 度為:2220 (2x NI B += (4-1式中 0為真空磁導率, R 為線圈的平均半徑, x 為圓心到該點的距離, N 為線圈匝數(shù), I 為通過線圈的電流 強度。因此,圓心處的磁感應強度 B 0 為:RINB 20=(4-2軸線外的磁場分布計算公式較為復雜,這里簡略。(2亥姆霍茲線圈是一對彼此平行且連通的共軸圓形線圈,兩線圈內(nèi)的電流方向一致,大小相同,線圈 之間的距離 d 正好等于圓形線圈的半徑 R 。這種線圈的特點是能在其公共軸線中點附近產(chǎn)生較廣的均勻磁 場區(qū),所以在生產(chǎn)和科研中有較大的使用價值,也常用于弱磁

29、場的計量標準。設:z 為亥姆霍茲線圈中軸線上某點離中心點 O 處的距離,則亥姆霍茲線圈軸線上任意一點的磁感應 強度為: -+ +=-2222202221z R R z R R NIR B (4-3而在亥姆霍茲線圈上中心 O 處的磁感應強度 B 0 為.毫特斯拉計 .電流表 .直流電流源.電流調(diào)節(jié)旋鈕.調(diào)零旋鈕 .傳感器插頭.固定架.霍爾傳感器.大理石 .線圈 ABCD 為接線柱物理實驗講義 = B0 8 m0 NI 5 R 3/2 （4-4） 實驗步驟： (1將兩個線圈和固定架按照圖 1 所示簡圖安裝。大理石臺面(圖 1 中 9 所示有網(wǎng)格線的平面應該處于線 圈組的軸線位置。根據(jù)線圈內(nèi)外半徑及

30、沿半徑方向支架厚度，用不銹鋼鋼尺測量臺面至線圈架平均半徑端 點對應位置的距離(在 112cm 處，并適當調(diào)整固定架，直至滿足臺面通過兩線圈的軸心位置； (2開機后應預熱 10 分鐘，再進行測量； (3調(diào)節(jié)和移動四個固定架(圖 1 中 7 所示，改變兩線圈之間的距離，用不銹鋼鋼尺測量 兩線圈間距； (4線圈邊上紅色接線柱表示電流輸入，黑色接線柱表示電流輸出?？梢愿鶕?jù)兩線圈串接或并接時，在軸 線上中心磁場比單線圈增大還是減小，來鑒別線圈通電方向是否正確； (5測量時，每次將探頭盒底部的霍爾傳感器對準臺面上的被測量點時，都要在兩線圈斷電情況下，調(diào)節(jié) 調(diào)零旋鈕(圖 1 中 5 所示，使毫特斯拉計顯示為

31、零，然后通電記錄此時毫特斯拉計顯示的數(shù)字大小； (6本毫特斯拉計為高靈敏度儀器，可以顯示 1X10-6T 磁感應強度變化。因而在線圈斷電情況下，臺面上 不同位置，毫特斯拉計所顯示的最后一位略有區(qū)別，這主要是地磁場(臺面并非完全水平和其他雜散信號 的影響。因此，應在每次測量不同位置磁感應強度時調(diào)零。實驗時，最好在線圈通電回路中接一個單刀雙 向開關(guān)，可以方便電流通斷，也可以插拔電流插頭。 實驗方法： (1必做內(nèi)容：載流圓線圈和亥姆霍茲線圈軸線上各點磁感應強度的測量。 1 按圖 1 接線，直流穩(wěn)流電源中數(shù)字電流表已串接在電源的一個輸出端，測量電流 I=100mA 時，單線 圈 a 軸線上各點磁感應強

32、度 B(a，每隔 100cm 測一個數(shù)據(jù)。實驗中，隨時觀察毫特斯拉計探頭是否沿線 圈軸線移動。每測量一個數(shù)據(jù)，必須先在直流電源輸出電路斷開(I=0調(diào)零后，才測量和記錄數(shù)據(jù)；填寫在 下面數(shù)據(jù)表 1 0 表 1 載流圓線圈軸線上各點磁感應強度的測量(注意：此時坐標原點在單個通電 表一坐標圖 線圈的中心，如右圖 x/cm -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 實驗值 B(a/mT 理論值 實驗值與理論值的相對偏差 x/cm 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 實驗值 B(a/mT 理論值 實驗值與理論值的相對偏差 2將測得的圓線圈軸線上的磁感應強度與理論公式 (4-1計算結(jié)果進行比較； (I=100mA, R=10.00cm, N=500 0=4 10-7H/m, 計算兩者的相對偏差， 相對偏差=實驗值-理論值理論值；寫出實驗結(jié)論。 3在軸線上某點轉(zhuǎn)動毫特斯拉計探頭，觀察一下該點磁感