CN104090249B - 一种磁场测量结构及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁场测量结构及测量方法，将一根载流细导线通过玻璃板水平放置于与磁场方向垂直的水平平面上，细导线一端固定于固定支点上，另一端通过滑轮后挂重物。通电后，细导线浮起悬空形成圆弧，记录载流导线的电流和拉力，测出圆弧的直径，便可以计算出待测磁场的磁感应强度大小。本发明测量方法简单，测量结构所需器材易得，操作方便，测量精度高，测量结果准确可靠。

Description

一种磁场测量结构及测量方法
技术领域
本发明涉及磁场测量领域，具体为一种磁场测量结构及测量方法。
背景技术
磁场测量是科研、教学和生产实践中常常遇到的问题，利用简单的设备快速准确地测量磁场的磁感应强度值对教学和科研工作十分重要。测量磁场的方法通常可以分为以下几种：
1磁力法
磁力法是利用被测磁场中的磁化物体或通电线圈与被测磁场之间相互作用的机械力(或力矩)来测量磁场。
2.电磁感应法
电磁感应法是以电磁感应定律为基础的磁场测量方法
3.磁饱和法
磁饱和法是基于磁调制原理,即利用在交变磁场的饱和激励下处在被测磁场中磁芯的磁感应强度与被测磁场的磁场强度间呈非线性关系来测量磁场的方法。
4.电磁效应法
电磁效应是电流磁效应的简称。电磁效应法是利用金属或半导体中流过的电流和在外磁场作用下产生的电磁效应来测量磁场的一种方法。通常利用的电磁效应有霍尔效应和磁阻效应。
5.磁共振法
磁共振法是利用塞曼(P.Zeeman)效应原理测量磁场。在外磁场作用下原子的能级将发生分裂；在交变磁场作用到原子上时,当交变磁场的频率与原子自旋系统的自然频率同步时,原子自旋系统便会从交变磁场中吸收能量,这种现象就被称为磁共振。用磁共振原理测量磁场的方法主要有核磁共振(NMR)、顺磁共振(EPR)和光泵磁共振等方法。
6.超导效应法
超导效应法是利用弱耦合超导体中超导电流与外部磁场间的函数关系而测量恒定或交变磁场的一种方法。
7.磁光效应法
当偏振光通过磁场作用下的某些各向异性介质时,会造成介质电磁特性的变化,并使光的偏振面(电场振动面)发生旋转,这种现象被称为磁光效应。
现有的测量磁场设备存在着测试仪器设备比较复杂、仪器价格昂贵，并且对仪器使用者的知识和技能水平要求较高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁场测量结构及测量方法，以克服现有磁场测量仪器设备存在的一些不足。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种磁场测量结构，其特征在于：包括有一对竖直设置在水平支撑平面上的支撑杆，其中一个支撑杆顶端设置有固定支点，另一个支撑杆顶端转动安装有滑轮，还包括有细导线、恒流源，所述细导线一端固定在固定支点上，细导线另一端绕在滑轮上后再竖直下垂并连接有重物，所述恒流源输出端分别通过电路连接线与细导线两端连接。
一种基于权利要求1所述磁场测量结构的磁场测量方法，其特征在于：首先将面积与待测磁场磁极面积大小相当的玻璃板水平放置在磁极间隙中平面下方约5mm，中平面为在两个磁极正中间与两磁极面平行的平面；然后将细导线放入待测磁场中的玻璃板上，并保持滑轮和固定支点的高度与磁极中平面的高度相同；接着保持滑轮高度不变水平缓慢移动滑轮至细导线在待测磁场中的部分呈半圆弧状，记录此时细导线的电流I，重物的质量m，以及细导线在待测磁场中半圆弧部分的直径D；将电流I、重物的质量m、细导线在待测磁场中半圆弧部分的直径D分别带入公式(1)：
通过公式(1)计算得出待测磁场的磁感应强度B的大小。
所述的磁场测量方法，其特征在于：通过多次重复测量求得待测磁场的磁感应强度平均值，使测量结果更为准确。
本发明提供一种简易的测量磁场的结构与方法，利用这种结构与方法可以在生产和科研中能利用常见的简单器材进行磁场测量，并且能达到所要求的精度。
本发明将一根载流细导线通过玻璃板水平放置于与磁场方向垂直的水平平面上，细导线一端固定于固定支点上，另一端通过滑轮后挂重物。通电后，细导线浮起悬空形成圆弧，记录载流导线的电流和拉力，测出圆弧的直径，便可以计算出待测磁场的磁感应强度大小。
本发明的有益效果是：测量方法简单，测量结构所需器材易得，操作方便，测量精度高，测量结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为细导线在磁场中形成半圆形时的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示。一种磁场测量结构，包括有一对竖直设置在水平支撑平面7上的支撑杆，其中一个支撑杆顶端设置有固定支点5，另一个支撑杆顶端转动安装有滑轮3，还包括有细导线2、恒流源6，细导线2一端固定在固定支点5上，细导线2另一端绕在滑轮3上后再竖直下垂并连接有重物4，恒流源6输出端分别通过电路连接线8与细导线2两端连接。
一种磁场测量方法，首先将面积与待测磁场9磁极面积大小相当的玻璃板水平放置在磁极1间隙中平面下方约5mm，中平面为在两个磁极正中间与两磁极面平行的平面；然后将细导线2放入待测磁场9中的玻璃板上，并保持滑轮3和固定支点5的高度与磁极1中平面的高度相同；接着保持滑轮高度不变水平缓慢移动滑轮3至细导线2在待测磁场9中的部分呈半圆弧状，记录此时细导线2的电流I，重物的质量m，以及细导线2在待测磁场9中半圆弧部分10的直径D；将电流I、重物的质量m、细导线2在待测磁场中半圆弧部分的直径D分别带入公式(1)：
通过公式(1)计算得出待测磁场的磁感应强度B的大小。
通过多次重复测量求得待测磁场的磁感应强度平均值，使测量结果更为准确。
本发明测量磁场的结构由细导线2、滑轮3、重物4、固定支点5、恒流源6和连接线8构成。细导线2为截面积为0.25平方毫米的漆包线，张力由质量为9.7g的重物4提供，固定支点5起到固定细导线2一端的作用，恒流源6给细导线2提供电流。

Claims (2)

1.一种基于磁场测量结构的磁场测量方法，其特征在于：磁场测量结构包括有一对竖直设置在水平支撑平面上的支撑杆，其中一个支撑杆顶端设置有固定支点，另一个支撑杆顶端转动安装有滑轮，还包括有细导线、恒流源，所述细导线一端固定在固定支点上，细导线另一端绕在滑轮上后再竖直下垂并连接有重物，所述恒流源输出端分别通过电路连接线与细导线两端连接；
所述磁场测量方法：首先将面积与待测磁场磁极面积大小相当的玻璃板水平放置在磁极间隙中平面下方约5mm，中平面为在两个磁极正中间与两磁极面平行的平面；然后将细导线放入待测磁场中的玻璃板上，并保持滑轮和固定支点的高度与磁极中平面的高度相同；接着保持滑轮高度不变水平缓慢移动滑轮至细导线在待测磁场中的部分呈半圆弧状，记录此时细导线的电流I，重物的质量m，以及细导线在待测磁场中半圆弧部分的直径D；将电流I、重物的质量m、细导线在待测磁场中半圆弧部分的直径D分别代入公式(1)：
···（1）
通过公式(1)计算得出待测磁场的磁感应强度B的大小；其中，B的单位是T，I的单位是A，D的单位是m；T是重物的重力，其单位是N，即T=mg，m是重物的质量，g是重力加速度。
2.根据权利要求1所述的磁场测量方法，其特征在于：通过多次重复测量求得待测磁场的磁感应强度平均值，使测量结果更为准确。
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