实验概述

安培定律是电磁学中描述稳恒电流与静磁场关系的核心规律，它不仅揭示了电与磁的内在联系，更为麦克斯韦最终建立统一的电磁场理论奠定了基础。研究安培定律不仅可以用于分析具有高度对称性的电流分布系统，比如无限长直导线周围的环形磁场、螺线管内部的均匀磁场等。还可以帮助学生理解矢量分析、对称性分析，培养抽象思维和解决实际问题能力。本实验通过线圈产生磁场，并利用转动传感器记录传感器行驶的路径，同时使用磁场传感器实时记录路径上的磁场强度，实现安培定律中的点积运算。

实验内容

• 基础内容

  研究线圈产生的磁场分布，测量转动传感器穿过线圈路径上的磁场强度，验证磁场沿闭合路径的线积分与环路包围的电流的正比关系。

• 提升内容

  组合第二个平台，得到一个包围整个线圈的路径。测量围绕整个线圈路径上的磁场强度，以及以8字形穿过线圈路径上的磁场强度，进一步验证安培环路定理。

• 进阶内容

  放置磁铁等外加磁场，再次验证安培环路定理。

  
  

产品特点

• 采用无线转动传感器和无线磁场传感器，可穿过线圈而不会被连接线缠绕。

• 传感器记录的是沿路径切线方向上的磁场强度，可沿任意路径，方便实验。

• 无需扫描结构，实时测量磁场强度-路径的分布曲线，响应时间最快可达毫秒级。

• 利用转动传感器可以精确测量路径，测量精度可达0.1mm。

• 利用磁场传感器可以精确测量场强，测量精度可达0.01G。

  
  

典型实验数据

电流1A时磁场强度与路径积分图

电流1A时不同路径下的磁场强度与路径积分图

电流0.5A时磁场强度与路径积分图

电流0A时磁场强度与路径积分图

电流不为0时不穿过线圈的磁场强度与路径积分图

电流为0时不穿过线圈的磁场强度与路径积分图

选型指引

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