定量研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率關(guān)系的方法

鄒建中

（江西省新余市第四中學(xué)，江西新余 338000）

定量研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率關(guān)系的方法

鄒建中

（江西省新余市第四中學(xué)，江西新余 338000）

《物理教師》2011年第32卷第5期刊出的“定量研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率的關(guān)系”的文章中，作者提出——“其用來(lái)測(cè)瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的儀器是普通的學(xué)生演示示波器，在顯示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)是一條亮線(xiàn)，消失速度較快”，讀數(shù)的困難是本實(shí)驗(yàn)最大的瓶頸.如何延緩亮線(xiàn)消失速度，是以后改進(jìn)的主攻方向.在此，筆者針對(duì)此難點(diǎn)的突破提出兩種方法，供大家參考.

1 方法介紹

方法1：用數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).

實(shí)驗(yàn)裝置原理如圖1所示，圖2是實(shí)物圖.

實(shí)驗(yàn)時(shí)讓磁體從高為H處自由下落，通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生一組脈沖輸入示波器，示波器記錄的波形清晰的反應(yīng)出線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其中的峰值就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值.

圖1

圖2

圖3

某次實(shí)驗(yàn)記錄的波形如圖3所示（n＝100匝，ΔΦ恒定H＝10cm），然后依次改變下落高度，表1是讓磁體分別從H＝10cm，40cm，90cm處下落時(shí)記錄的數(shù)據(jù).

表1

方法2：用音頻編輯軟件（Cool Edit Pro）測(cè)電壓信號(hào)相對(duì)強(qiáng)度.

圖4

裝置如圖4所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將線(xiàn)圈接入電腦的話(huà)筒輸入端MIC，然后打開(kāi)電腦中Cool Edit軟件，在菜單中選擇【File】→【New…】創(chuàng)建新文件，對(duì)彈出的對(duì)話(huà)框中單擊按鈕，即均按默認(rèn)設(shè)置.打開(kāi)數(shù)字計(jì)時(shí)器并將其設(shè)置于計(jì)時(shí)狀態(tài).單擊軟件界面上的錄音鍵.釋放磁體，當(dāng)磁體通過(guò)線(xiàn)圈后，再按“”鍵停止記錄，改變下落高度，多次重復(fù)以上過(guò)程.電腦記錄的信號(hào)波形可記錄在一個(gè)文件中，對(duì)沒(méi)有信號(hào)的時(shí)段可進(jìn)行裁切刪除（如圖5示）.

圖5

讀取每次線(xiàn)圈感應(yīng)電壓波形的峰值和磁鐵穿過(guò)線(xiàn)圈的時(shí)間，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入Excel軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.繪制速度——峰值關(guān)系圖（圖6），從函數(shù)圖像可以看出電壓信號(hào)強(qiáng)度與速度成線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)一步可以推知

表2

圖6

2 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的普及，使得傳感器在中學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用較為普遍，讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理較為方便，但有些太貴，無(wú)法普及.而以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置是廉價(jià)的傳感元件和簡(jiǎn)單的電路組成的單一用途的測(cè)量系統(tǒng)或自制教具，完成了傳統(tǒng)儀器難以實(shí)現(xiàn)的目的，學(xué)生對(duì)測(cè)量原理的理解來(lái)的輕松一些，故提高物理教學(xué)的層次和效果，符合了新課程的教學(xué)理念.

2017－01－21）