测螺线管磁场实验报告

时间:2019-05-14 03:17:17下载本文作者:会员上传
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第一篇:测螺线管磁场实验报告

测螺线管磁场———实验原理

图1 图1是一个长为2l,匝数为N的单层密绕的直螺线管产生的磁场。当导线中流过电流I时,由毕奥—萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P的磁感应强度为

式中,为单位长度上的线圈匝数,R为螺线管半径,x为P点到螺线管中心处的距离。在SI单位制中,B的单位为特斯拉(T)。图1同时给出B随x的分布曲线。

磁场测量的方法很多。其中最简单也是最常用的方法是基于电磁感应原理的探测线圈法。本实验采用此方法测量直螺线管中产生的交变磁场。下图是实验装置的实验装置的示意图。

图2 当螺线管A中通过一个低频的交流电流i(t)= I0sinωt时,在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场B(t)= Cpi(t)= B0sinωt其中Cp是比例常数,把探测线圈A1放到螺线管内部或附近,在A1中将产生感生电动势,其大小取决于线圈所在处磁场的大小、线圈结构和线圈相对于磁场的取向。探测线圈的尺寸比较小,匝数比较多。若其截面积为S1,匝数为N1,线圈平面的法向平面与磁场方向的夹角为θ,则穿过线圈的磁通链数为:

Ψ = N1S1B(t)cosθ

根据法拉第定律,线圈中的感生电动势为:

通常测量的是电压的有效值,设E(t)的有效值为V,B(t)的有效值为B,则有,由此得出磁感应强度:

其中r1是探测线圈的半径,f是交变电源的频率。在测量过程中如始终保持A和A1在同一轴线上,此时,则螺线管中的磁感应强度为

在实验装置中,在待测螺线管回路中串接毫安计用于测量螺线管导线中交变电流的有效值。在探测线圈A1两端连接数字毫伏计用于测量A1中感应电动势的有效值。

使用探测线圈法测量直流磁场时,可以使用冲击电流计作为探测仪器,同学们可以参考冲击电流计原理设计出测量方法。

测螺线管磁场———实验内容

1.研究螺线管中磁感应强度B与电流I和感生电动势V之间的关系,测量螺线管中的磁感应强度。2.测量螺线管轴线上的磁场分布。

测螺线管磁场———实验仪器

图 1 : 测量螺线管内磁场实验装置全貌

测量螺线管内磁场实验仪器包括:铜导线螺线管、霍尔元件(轴向磁场探针)、(毫)

特斯拉计、电流源。

图 2 : 铜导线螺线管

图 3 : 霍尔元件(轴向磁场探针)

上图为轴向磁场探针,伸入螺线管中用于测量磁场强度,探针的另一端接在特斯拉计之

上,由特斯拉计给出磁场强度的读数。

图 4 :(毫)特斯拉计

给出磁场强度的读数。与测量直流导体外磁场中使用的特斯拉计相似。

图 5 : 电流源 为铜导线螺线管供电,产生磁场。

实验重点

1.掌握探测线圈法测量交变磁场的方法。2.测量螺线管轴线上的磁场分布。3.加深理解电磁感应定律及磁场的特征。实验难点

1.探测线圈法测量磁场的线路设计与连接,包括单刀双掷开关及交流毫伏计的使用。

2.低频信号发生器的使用。3.互感现象的观察及线路设计。操作指导

一、主窗口

在系统主界面上选择“螺线管磁场及其测量实验”并单击,即可进入本仿真实验平台,显示平台主窗口——实验室场景,看到实验台和实验仪器。

二、主菜单

在主窗口上单击鼠标右键,弹出主菜单。主菜单下还有子菜单。鼠标左键单击相应的主菜单项或子菜单项,则进入相应的实验部分(图1)。

图1 实验应按照主菜单的条目顺序进行。1.实验简介

选择主菜单的“简介”并单击可打开实验简介文档(图2)。

图2 鼠标移到上面蓝条处将显示操作提示,双击即可返回实验平台。2.实验仪器

选择主菜单的“实验仪器”并单击可打开实验仪器文档,操作与查看实验简介完全类似。3.实验原理

包括子菜单项“实验原理一”和“实验原理二”。

选中“实验原理”的“实验原理一”子菜单项并单击,将显示实验原理一,如图3。

图3 用鼠标操作滚动条,可使画面上下滚动。

鼠标移到上面蓝条处将显示操作提示,双击可返回实验平台。

选择“实验原理”的“实验原理二”子菜单项并单击,将显示实验原理二,与“实验原理一”操作相同。4.实验接线

选择“接线”并单击进入接线界面。本实验中晶体管毫伏表读数会随时间产生漂移,所以做本实验的关键是要对晶体管毫伏表经常短路调零以消除误差。为方便计,宜加一单刀双掷开关。正确接线图(不止一种)可参见图4。

图4 接线时选定一个接线柱,按住鼠标左键不放拖动,一根直导线即从接线柱引出。将导线末端拖至另一个接线柱释放鼠标,即可连接这两个接线柱。删除两个接线柱的连线,可将这两个接线柱重新连接一次。

接线完毕单击鼠标右键弹出菜单,选择“接线完毕”来判断接线是否正确,接线正确后才能开始实验。选择“重新接线”可删除所有导线。5.实验内容

接线正确后此菜单项才会有效。此菜单包括子菜单项“内容一”、“内容二”和“内容三”。单击子菜单项“内容一”即可进入实验内容一进行实验,如图5。

图5 仪器的基本操作方法

(1)旋钮的操作方法:所有的旋钮,其操作方法是一致的,即:用鼠标右键单击,则旋钮顺时针旋转;用鼠标左键单击,则旋钮逆时针旋转。包括旋钮“输出调节”,“调零旋钮”,以及频率调节。

(2)按钮的操作方法:用鼠标左键单击即可按下或弹起按钮。包括“衰减”和“频率倍乘”按钮。

(3)拨动开关的操作方法:操作非常简单,用鼠标左键单击开关即可改变开关的状态。

(4)探测线圈的粗调和细调,单刀双掷开关的操作和旋钮的调节一样。(5)毫伏表“量程”的调节和开关的操作一样。(6)单刀双掷开关的刀打到左边是调零位置,可调节“调零旋钮”调零;打到中间是断路位置;打到右边是测量位置,可以测量电路的电压。

在此界面的上部单击鼠标右键将弹出主菜单,做完实验内容一后选择实验内容

二、实验内容三继续实验。

实验时点击“实验参数”可打开实验参数文档,双击其上的蓝条关闭此文档;点击“实验内容”打开实验内容文档,双击其上的蓝条关闭此文档;实验时按实验内容文档的步骤进行实验,点击“数据记录及处理”打开数据处理窗口,将测量数据记录到相应的位置,数据处理窗口如图6。

图6 输入数据时在所要输入的空格处单击鼠标左键,再用键盘输入数据即可。画线时先在坐标图上单击鼠标左键描点,描点完毕点击“画线”可画线,如描点错误可在错点处再单击鼠标左键即可删除该点,点击“清画布”可删除所有点,点击“返回”返回实验操作界面。6.实验报告

选择“实验报告”菜单项并单击,可调用实验报告系统,将前面所得数据记录到实验报告中以备教师检查,具体操作见实验报告说明。7.退出:退出实验平台。

第二篇:九年级物理通电螺线管的磁场同步练习题

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第三篇:研究磁场方向的实验报告

研究磁场方向的实验报告

科目 物理

及班级

九()

实验日期:201

****年**月**日

指导教师:冯明英

同 组 者:

实验题目:探究磁场方向

实验器材:每组,蹄形磁体1个,条形磁体1个,记录:将条形磁体周围放一些小磁针,观察小磁针N极的指向。在蹄形磁体的周围放一些小磁针,观察小磁针N极的指向。

结论及分析:蹄形磁体和条形磁体的磁场方向都是从

极出发回到

第四篇:单摆测重力加速度实验报告

单摆法测量重力加速度

创建人:系统管理员

总分:100

一、实验目的利用经典的单摆公式、给出的器材和对重力加速度 g 的测量精度的要求,进行简单的设计性实验基本方法的训练,学会应用误差均分原理选用适当的仪器和测量方法,学习积累放大法的原理及应用,分析误差的来源,提出进行修正和估算的方法。

二、实验仪器

提供的器材及参数:

游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线、钢球、摆幅测量标尺、天平。

摆长 l≈70.00cm,摆球直径 D≈2.00cm,摆动周期 T≈1.700s,米尺精度,卡尺精度,千分尺精度,秒表精度。人开、停秒表总反应时间。

三、实验原理

在本实验中,实验精度△g/g<1%,故摆球的几何形状、摆的质量、空气浮力、摆角等因素对测量造成的修正项均是高阶小量,可忽略。那么近似的周期测量公式为,故可通过误差均分原理,在一定的测量范围内测量 T、L,从而求得重力加速度 g。

实验设计:

由,得:,对两边取对数处理,有。

若要求,由误差均分原理,就应该有:

且 , 其中,,l 表示摆线长,D 表示摆球直径。

那么,故选用米尺直接测量摆长,ΔL 即可满足条件。

由于,即,将 T≈1.700s 代入,知一次测量若需达到要求的精度,需测量 个周期的时间。

除上述分析中提到的分析仪器外,还需选择电子秒表、支架、细线、钢球。

四、实验内容

1、按照实验要求组装好实验仪器,电子秒表归零; 2、多次测量摆长并记录数据; 3、将摆球拉离平衡位置,角度小于 5 度,使其在同一水平面摆动 4、多次用电子秒表测量单摆 50 次全振动所需时间; 5、整理仪器; 6、数据处理和误差分析。

计算涉及相关公式:

1)直接测量量的不确定公式

2)直接测量量不确定合成公式,3)不确定传递公式

4)相对误差公式

五、数据处理

实验内容:单摆的设计和研究

总分值:80

得分:0 ★(1)原始数据

☆(不计分)本 实验 所 测 得数据如下:

测量序号 1 2 3 4 5 单摆摆长/cm 69.60 69.70 69.75 69.95 70.00 50 个周期全振动时间/s 84.38 84.51 84.64 84.71 84.73

★(2)计 计 算 单摆摆长

计 算公式:平均值公式:

;标准差公式:

;不确定度公式:。

☆(10 分)摆长 的平均值 值 l(单 单 位:

:cm)=69.80

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 2 位小数点),得 10 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 9 分

实际测量偏差在-10% ~ 10% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 2 位小数点),得 8 分

实际测量偏差在-10% ~ 10% 之间,得 7 分

☆(5 分)摆长标 准差 Δl(单 位:cm)=0.152

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

☆(5 分)那么 摆长度 的不确定度 U(l)为(单 单 位:cm)=0.160

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“余位进一”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

★(3)计 计 算 单摆 周期 计 算公式:平均值公式:

;标准差公式:

;B类不确定度公式:

;周期不确定度公式:。

☆(10 分)单摆 周期平均值 值 T(单 单 位:s)=84.594

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 4 位有效值),得 10 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 9 分

实际测量偏差在-10% ~ 10% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 4 位有效值),得 8 分

实际测量偏差在-10% ~ 10% 之间,得 7 分

☆(5 分)单摆 周期 标 准差 ΔT(单 位:s)=0.1318

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

☆(5 分)测的 量周期的 B 类 类 不确定度(s)=0.004

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

☆(5 分)P=0.68,测 量 周期 的合成不确定度(s)=0.0673

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“余位进一”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

★(4)计 计度 算重力加速度 g 计 算公式:重力加速度公式:

;重力加速度不确定度公式:;不确定度转换公式:

☆(10 分)根据 单摆 周期公式 计度 算重力加速度 g(单 单 位:)=9.77

评分规则:

实际测量偏差在-1% ~ 1% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 4 位有效值),得 10 分

实际测量偏差在-2% ~ 2% 之间,得 8 分

☆(10 分)当 当 P=0.68 时,g 的不确定度为 为 Ug(单 单 位:)=0.017

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“余位进一”取值方式,保留 2 位有效值),得 10 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 9 分

实际测量偏差在-10% ~ 10% 之间,有效数字正确(按照“余位进一”取值方式,保留 2 位有效值),得 8 分

实际测量偏差在-10% ~ 10% 之间,得 7 分

☆(5 分)当 当 P=0.997 时,g 的不确定度为 为 Ug(单 单 位 :)=0.052

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“余位进一”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

☆(5 分)由以上数据 处 理 结 果可以知道,=0.0053

评分规则:

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,有效数字正确(按照“四舍五入”取值方式,保留 2 位有效值),得 5 分

实际测量偏差在-5% ~ 5% 之间,得 4 分

☆(5 分)率 故取概率 p=0.997 时, 重力加度 速度 g 的最 终测 量 结 果的表达式为 为(单 单 位:):

:=9.77 ±0.01

评分规则:

表达形式正确,得 5 分

表达形式错误,得 0 分

六、思考题

总分值:10 第 第 1 1 题、(总分值:5

本题得分:0)1.实验中为了较小测量的误差,操作中的注意事项有哪些? 学生答案 :

(1)摆动摆球时,要注意摆动是平面的,而不是锥形的。

(2)单摆摆线角度小于 5 度。

(3)为了减小测量周期的误差,应选择摆球经过最低点的位置开始计时。

标准答案:

(1)摆动摆球时,要注意摆动是平面的,而不是锥形的。

(2)单摆摆线角度小于 5 度。

(3)为了减小测量周期的误差,应选择摆球经过最低点的位置开始计时。

第 第 2 2 题、(总分值:5

本题得分:0)2.根据实验结果,尝试分析实验中产生误差的主要原因。

学生答案:

1)摆线长度测量的误差。

(2)单摆周期的测量误差。

标准答案:

1)摆线长度测量的误差。

(2)单摆周期的测量误差。

八、实验总结

共 10 分,得 0 分

九、原始数据:

十、教师评语:

第五篇:果蝇三点测交实验报告

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果 蝇 三点 测 交 实验报 告

篇一:果蝇三点测交实验

实验报告

20XX 年 11 月 2 日—20XX 年 11 月 27 器编号___

摘要:

本实验通过白眼、小翅、焦刚毛三隐性雌果蝇与野生型雄果蝇杂交,得到 F1 代后使其自交,统计 F2 代各类果蝇数目,进行连锁分析并验证连锁互换定律。引言:生殖细胞形成过程中,位于同一染色体上的基因是连锁在一起,作为一个单位进行传递,称为连锁律。在生殖细胞形成时,一对同源染色体上的不同对等位基因之间可以发生交换,称为交换律或互换律。

连锁和互换是生物界的普遍现象,也是造成生物多样性的重要原因之一。一般而言,两对等位基因相距越远,发生交换的机会越大,即交换率越高;反之,相距越近,交换率越低。因此,交换率可用来反映同一染色体上两个基因之间的相对距离。以基因重组率为 1%时两个基因间的距离记作 1

厘摩(centimorgan,cm)。

基因座位很近,只发生一次交换,重组值=交换率

基因座位较远,可发生两次交换,重组值<交换率

基因图距就是通过重组值的测定而得到的。如果基因座位相距很近,重祖率与交换率的值相等,可以直接根据重组率的大小作为有关基因间的相对距离,把基因顺序地排列在染色体上,绘制出基因图。如果基因间相距较远,两个基因往往发生两次以上的交换,这是如果简单的把重组率看作交换率,那么交换率就会被低估,图距就会偏小。这时需要利用试验数据进行校正,以便正确估计图距。基因在染色体上的相对位置的确定除进行两个基因间的测交外,更常用的是三点测交法,三点测交法就是研究三个基因在染色体上的位置。如 a、b、c三个基因是连锁的,要测定三个基因的相对位置可以用野生型果蝇(+++,表示三个相应的野生型基因)与三隐性果蝇(abc,三个突变型基因)杂交,制成三因子杂种 abc/+++,再用三隐性个体对雌性三因子杂种进行测交,以测出三因子杂种在减数分裂中产生的配子类型和相应数目。由于基因间的交换,除产生亲本类型的两种配子外,还有六种重组型配子,因而在测交后代中有 8 种不同表型的果蝇出现,这样经过数据的统计和处理,一次试验就可以测出三个连锁基因的距离和顺序,这种方法,就叫三点测交或三点试验。

代可能会出现。

实验结果

统计 F2 代各类果蝇的数目,得到下表:

分析讨论

1.性状特征:三隐性果蝇(wmsn)个体的眼睛是白色的(w);翅膀比野生型的翅膀短些,翅仅长至腹端,称小翅(m);刚毛是卷曲的,称焦刚毛或卷刚

毛(sn)。这三个基因都位于 x 染色体上,所以在本实验中可以同时进行伴性遗传的实验观察。

2.子杂种,雄雌是(横线表示一条 x 染色体,箭头横线表示一条 Y 染色体)。子一代雌、雄果蝇相互交配,得测交后代,如下图所示:

+++wmsn3p×wmsn3

wmsn3wmsn3×F1+++自交后代子一代的雌蝇表型是野生型,雄蝇是三隐性。得到的测交后代其中多数个体与原亲本相同。同时也会出现少量与原亲本不同的个体,即重组型。重组型是基因间发生交换的结果。

在连锁的三基因里,交换可以发生在 m-sn 之间(a),也可以发生在 sn-w 之间(b),或同时发生在 m-sn 之间和 sn-w 之间(c)。总共可以产生 8 种不同的配子。

子一代雌蝇是三因子杂合体,可形成 8 种配子,而子一代雄蝇是三隐性个体,所以子一代雌雄蝇相互交配时,即进

行测交,子二代可以得到 8 种表型。根据 8 种表型的相对频率,可以计算重组值,并确定基因排列顺序。

3.图距和重组值的关系:图距表示基因间的相对距离,通常是由两个临近的基因图距相加得来的。重组值表示了基因间的交换频率,所以图距往往并不同于重组值。图距可以超过 50%,重组

值只会逐渐接近而不会超过 50%,只有基因相距较近时,图距才和重组值相等。

msn3wmsn3wmsn3w

++++++形成配子形成配子

msn3wmsn3wmsn3w

msn3+m+wm++

++w+sn3++sn3w

+++++++++

(a)(b)(c)

1.经过统计计算出,m—sn 图距为 15.87,m-w 图距为 29.36,w-sn 图距为 14.68。基因顺序为 w-sn-m。

2.实验结果与已知遗传图谱对比,基因的顺序为 w-sn-m。w-m的图距为 35cm。w-sn 的图距为 15.2cm。sn-m 的图距为 19.2cm

其中,w-m 结果误差较大,怀疑为果蝇数量不足且所选果蝇种类有关。在 F2 代中,出现了连锁基因的互换,证明了基因的连锁互换定律。

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