本实验装置中电磁铁选用了整块的软铁加工成铁芯,防止由于剩磁过大而使使铁芯无法释放,铁芯的截面定为圆型,半径取经验值 r =22mm,保证足够大的吸力。
2.2 毕奥—萨伐尔定律
毕奥.萨伐尔 (Felix Savart, 1791-1841,法国物理学家.),分析了许多电流回路产生磁场的实验数据,总结出一条说明两者之间关系的普遍定律,称为毕奥-萨伐尔定律,即:电流元 Idl 在真空中给定场点 P 所激发的磁感强度 dB 的大小,与电流元的大小 Idl 成正比,与电流元的方向和由电流元到场点 P 的位矢 r 间的夹角(dl,r)之正弦成正比,并与电流元到点 P 的距离 r 之平方成反比[11]。亦即:
dB∝Idl∝sin〖(dl,r)∝1/r^2 〗
dB∝(Idl sinᵠ)/r^2 (2.3)
毕奥-萨伐尔定律给出了一段电流元 Idl 与它所激发的磁感强度 dB 之间的大小关系:
dB=μ/4π (Idl sin〖(dl,r)〗)/r^2 (2.4)
这里提到的位矢 r,标示磁场中点 P 相对于电流元 Idl 的位置,它的方向从电流元所在处指向点 P,它的大小就是电流元到点 P 的距离,(dl,r)是指电流元 Idl 与 r 之间小于180°的夹角,也可表示为 θ=(dl,r)。
考虑到电流元 Idl、位矢 r 和磁场 dB 三者的方向,电流元的磁场可写成矢量形式: