磁測量電路

Ⅰ 測量磁場大小的方法 要簡單的電路圖

一、利用安培力計算公式F＝BIL測磁感應強度B

例1. 如圖1所示，天平可用來測定磁感應強度，天平的右臂上掛有一矩形線圈，寬度為l，共N匝，線圈下端懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面。當線圈中通有電流I（方向如圖）時，在天平左右兩邊加上質量分別為 的砝碼，天平平衡，當線圈中電流反向時，右邊需再加砝碼m，天平重新平衡。由此可知（）

圖1

A. 磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為 ；

B. 磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為 ；

C. 磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為 ；

D. 磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為 。

分析與解：因為電流反向後，右邊需加砝碼，故可知電流反向之後，通電線圈受向上的安培力作用，由左手定則得磁場的方向垂直線面向里。又因為磁場對線圈的作用力： ，電流反向前，由平衡條件有： ，電流反向後有： ，綜合以上各式有： ，正確答案為B。

二、利用感應電動勢 測磁感應強度B

例2. 為了控制海洋中水的運動，海洋工作者有時依靠水流通過地磁場產生的感應動勢以及水的流速測地磁場的磁感應強度向下的分量B，某課外活動興趣小組由四個成員甲、乙、丙、丁組成，前去海邊某處測量地磁場的磁感應強度向下的分量B。假設該處的水流是南北流向，且流速為v，問下列哪種測定方法可行？（）

A. 甲將兩個電極在水平面沿水流方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 ；

B. 乙將兩個電極在水平面沿垂直水流方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 ；

C. 丙將兩個電極沿垂直海平面方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 ；

D. 丁將兩個電極在水平面上沿任意方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 。

分析與解：因需測量地磁場向下的分量B，而水流方向為南北流向，相當於東西方向的導體切割磁感線，此時 ，所以導體應在垂直於水流方向，即把電極在東西方向插入水中，測出兩極距離L和電壓U，可得 ，正確答案為B。

三、利用產生感應電動勢時迴路的電量與磁感應強度的關系測磁感應強度B

例3. 物理實驗中，常用一種叫「沖擊電流計」的儀器測定通過電路的電荷量。如圖2所示，探測線圈和沖擊電流計串聯後，可用來測定磁場的磁感應強度。已知線圈的匝數為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的迴路電阻為R，把線圈放在被測勻強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現把探測線圈翻轉180°，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q，由上述數據可測出被測磁場的磁感應強度為（）

圖2

A. B. C. D.
分析與解：當線圈翻轉180°，線圈中的磁通量發生變化 ＝2BS，呷∑��鈉驕�杏Φ綞�?/FONT>E＝ ，線圈中的平均感應電流 ，通過線圈的電量 ，由以上各式得： ，故正確答案為C。

四、利用霍爾效應測磁感應強度B

例4. 磁強計是用利用霍爾效應測量磁感應強度的儀器。其原理如圖3所示，一塊導體高為l，厚為d，分別接有a、b、c、d四個電極，將導體放在如圖示的勻強磁場中，當a、b間通過電流I時，在電極c、d接上靈敏度極高的電壓表，測得兩極間的電勢差為U，試求勻強磁場的磁感應強度B為多少？

圖3

分析與解：當c、d兩極間的電勢差恆為U時，設c、d兩極間的電場強度為E，則U＝El，因此時導體中的自由電荷受到的電場力與洛倫茲力平衡，故 ，v為自由電荷的定向移動速度。所以 。設導體中單位體積內的自由電荷數為n，則電流I＝nqSv，而 ，所以 ，故 。由上式可知 ，即只要將裝置先在已知磁場中定出標度，就可以通過測定U來確定磁感應強度B的大小。

Ⅱ 磁電式感測器的測量電路

磁電式感測器直接輸出感應電勢, 且感測器通常具有較高的靈敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁電式感測器是速度感測器, 若要獲取被測位移或加速度信號, 則需要配用積分或微分電路。