測量磁場強度的九大方法

2021-01-08 湖南省永逸科技

磁場強度的測量方法有哪些?

磁感應強度概述

磁感應強度描述磁場強弱和方向的物理量,是矢量,常用符號B表示,國際通用單位為特斯拉(符號為T)。磁感應強度也被稱為磁通量密度或磁通密度。在物理學中磁場的強弱使用磁感應強度來表示,磁感應強度越大表示磁感應越強。磁感應強度越小,表示磁感應越弱。

磁感應強度的定義方法

電荷在電場中受到的電場力是一定的,方向與該點的電場方向相同或者相反。電流在磁場中某處所受的磁場力(安培力),與電流在磁場中放置的方向有關,當電流方向與磁場方向平行時,電流受的安培力最小,等於零;當電流方向與磁場方向垂直時,電流受的安培力最大。點電荷q以速度v在磁場中運動時受到力f的作用。在磁場給定的條件下,f的大小與電荷運動的方向有關。當v沿某個特殊方向或與之反向時,受力為零;當v與這個特殊方向垂直時受力最大,為Fm。Fm與|q|及v成正比,比值與運動電荷無關,反映磁場本身的性質,定義為磁感應強度的大小,即。B的方向定義為:由正電荷所受最大力Fm的方向轉向電荷運動方向v時,右手螺旋前進的方向。定義了B之後,運動電荷在磁場B中所受的力可表為F=QVB,此即洛倫茲力公式。

除利用洛倫茲力定義B外,也可以根據電流元Idl在磁場中所受安培力df=Idl×B來定義B,或根據磁矩m在磁場中所受力矩M=m×B來定義B,三種定義,方法雷同,完全等價。

磁感應強度計算公式B=F/IL=F/qv=E/v=Φ/S

F:洛倫茲力或者安培力;q:電荷量;v:速度;E:電場強度;Φ(=ΔBS或BΔS,B為磁感應強度,S為面積):磁通量;S:面積;L:磁場中導體的長度。

定義式:F=ILB。表達式:B=F/IL。

測量磁感應強度的九種方法

1、電流天平法

應用通電導線在磁場中受力的原理,可製成靈敏的電流天平,依據力矩平衡條件,測出通電導線在勻強磁場中受力的大小,從而測出磁感應強度。

2、力的平衡法

應用通電線在磁場中受力平衡的原理,根據平衡條件建立平衡方程,從而求出磁感應強度。

3、動力學法

應用通電線在磁場中受力的原理,根據牛頓運動定律建立動力學方程,從而求出磁感應強度。

4、功能關係法

磁場具有能量,這種能量與磁感應強度有關;而功是能量轉化的量度,因此,只要建立功和磁場能這間的關係,就可求得磁感應強度。

5、磁偏轉法

帶電粒子以垂直於磁場方向的速度垂直射入勻強磁場時,會發生偏轉而做勻速圓周運動,通過對軌跡的研究利用相關規律,便可求出磁感應強度

6、霍爾效應法

利用霍爾效應原理方便快捷地測量磁場的磁感應強度。

7、湯姆生法

利用湯姆生測電子比荷的實驗裝置來測定磁場的磁感應強度。

8、電磁感應法

處於磁場中的閉合線圈,當磁通量發生變化時,由電磁感應規律知,線圈中會產生感應電流,線圈或導體棒將會阻礙其運動,研究其受力和運動,根據與磁感應強度相關的物理規律可求得磁感應強度。

9、搖繩發電法

實驗表明,將長約15m的銅芯雙絞線兩端接在靈敏電流計上,拉開形成一個長迴路。面對面站立的兩位同學像搖繩那樣以每秒4到5圈的頻率搖半個迴路導線。隨著導線切割地磁場,迴路中就有感應電流產生,電流計指針指示的電流最大值可達O.3。

測量磁場強度的儀表有特斯拉計(以前稱高斯計)和磁通計。特斯拉計使用方法簡單,測量精度較高,是目前測量磁場強度的最常用儀表,因此主要介紹用湖南省永逸科技高斯計(特斯拉計)測量磁場強度(或磁感應強度)。

手持高斯計

FE系列高斯計是基於霍爾效應的磁場強度測量儀表。設備採用DSP技術設計和製造,測試探頭均採用進口GaAs線性霍爾晶片,並有多種探頭可供選擇。各探頭之間差異非常小,用戶損壞可直接更換。FE-102手持高斯計採用液晶屏顯示,量程範圍寬,機身輕巧,便於隨身攜帶。FE-103 臺式高斯計採用高穩定恆流源電路進行設計,可用於交、直流場測量解析度可達0.01mT。FE-105數字高斯計帶分選功能,可外接RS232串口,能夠實現上位機操控測量及存儲功能。FE-1052雙通道高斯計可實現雙通道測量,並且具有預判值比較功能,主機內部能夠保存4000多個測量數據;同時設備可外接RS232接口,通過上位機軟體控制設備測量和存儲導出數據;解析度可達到0.001Gs,適用於弱磁場測量。

高斯計應用範圍:

永磁材料的表磁測量;

磁路間隙磁場的測量;

磁場發生裝置產生的空間磁場測量;

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