徐貝靈 劉毅 王珊 尚榮 陳余行

摘? 要：通過PACSO磁場(chǎng)傳感器能夠測(cè)量各種物體的磁場(chǎng)的大小和分布。在測(cè)量物體前要明確磁場(chǎng)傳感器的使用方法和原理，該磁場(chǎng)傳感器可感應(yīng)兩個(gè)標(biāo)定方向的磁場(chǎng)，為檢驗(yàn)所標(biāo)定的方向是否與實(shí)際相符，通過PASCO平臺(tái)所記錄的數(shù)據(jù)和圖像，利用已知磁場(chǎng)方向的條形磁鐵，進(jìn)行對(duì)該磁場(chǎng)傳感器感應(yīng)方向的檢驗(yàn)和標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)該磁場(chǎng)傳感器感應(yīng)方向的標(biāo)定：垂直軸向向左的方向?yàn)檎?，平行軸向向里為正向;并與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況相互驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：磁場(chǎng)傳感器? 標(biāo)定方向? PASCO平臺(tái)? 條形磁鐵

中圖分類號(hào)：TH87 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）10（a）-0011-02

磁場(chǎng)傳感器應(yīng)用范圍十分廣泛，不論是在實(shí)驗(yàn)室還是在生活中它都扮演著重要的角色。磁場(chǎng)傳感器在測(cè)量地球磁場(chǎng)的應(yīng)用中，通過磁場(chǎng)傳感器和轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器的配合，可以準(zhǔn)確、有效地測(cè)量出地球磁場(chǎng)的大小和分布[1-3]。不過在使用過程中盡量避免鐵磁性儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)過程引起的干擾。

1? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與過程

我們通過測(cè)量N-S條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況來(lái)確定磁場(chǎng)傳感器探頭的感應(yīng)方向，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

將磁場(chǎng)傳感器移到初始位置，利用零高斯筒對(duì)磁場(chǎng)傳感器的探頭進(jìn)行清零，然后將條形磁鐵放置在靠近探頭位置固定不動(dòng)，移動(dòng)磁場(chǎng)傳感器，從始端（N端）移到移到終端（S端），根據(jù)PASCO平臺(tái)[2]收集到的數(shù)據(jù)和圖進(jìn)行分析，從而確定傳感器探頭方向是否與理論方向一致。

2? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

2.1 條形磁鐵周圍磁場(chǎng)的分布的理論分析

條形磁鐵周圍磁感線方向如圖1所示。

由圖1可以看出，從右邊靠近N極時(shí)磁感線水平方向向右，豎直分量向下;N極到中點(diǎn)之間磁感線水平方向向左，豎直方向向下;中點(diǎn)到S極之間水平方向向右，豎直方向向上;S極左側(cè)水平方向向右，豎直分量向上。以上規(guī)律相對(duì)于磁學(xué)傳感器來(lái)說，總結(jié)歸納如表1所示。

2.2 條形磁鐵周圍磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

利用Pasco平臺(tái)測(cè)量條形磁鐵N-S定性磁場(chǎng)數(shù)據(jù)如圖2所示。

從圖2中可以看出，當(dāng)磁場(chǎng)傳感器以垂直探頭方向的磁感應(yīng)方向來(lái)測(cè)量條形磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，從N極到S極磁場(chǎng)方向變化為：負(fù)—N極—正—中點(diǎn)—正—S極—負(fù);以平行探頭軸向磁感應(yīng)方向測(cè)量從N極到S極的磁場(chǎng)方向變化為：正—N極—正—中點(diǎn)—負(fù)—S極—負(fù)。

所以可以直觀地推斷出該磁場(chǎng)傳感器以垂直探頭方向向左為正的，平行軸向向里為正向。該傳感器實(shí)驗(yàn)結(jié)果與我們理論的推斷完全一致，靈敏度適用范圍較廣。

3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過已知磁場(chǎng)方向分布的條形磁鐵以及PASCO平臺(tái)準(zhǔn)確可觀的數(shù)據(jù)記錄，還有磁場(chǎng)傳感器的合理配合，得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析結(jié)果相一致，從而可以確定磁場(chǎng)傳感器的感應(yīng)方向與標(biāo)定方向相同，即在垂直感應(yīng)探頭方向時(shí)向左為正方向，以感應(yīng)探頭軸向時(shí)方向以探頭向里為正方向。明確磁場(chǎng)傳感器的感應(yīng)方向后，更方便后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作的開展，提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王珊.基于Capstone軟件的傳感器地球磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中的問題[J].科技資訊，2018，16（22）：95，97.

[2] 吳建琴，勞娜，潘永紅.基于PASCO平臺(tái)的中學(xué)物理磁學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[J].物理教學(xué)，2015，37（6）：32-34.

[3] 唐艷妮，趙云芳，李雪琴.磁阻傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體會(huì)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2019，32（2）：94-97.