基于LabVIEW的多功能电磁感应实验仪庄瑷碧卢健婷梁瀚刘朝辉(华南师范大学物理与电信工程学院广东广州５１０００６)袁杰(广东外语外贸大学实验中学广东广州５１０５４０)(收稿日期:２０２２０９１６)摘要:在已有的基于LabVIEW定量探究法拉第电磁感应定律实验基础上,改进LabVIEW的数据处理程序以减小误差,并加入图像和线性拟合功能,使复杂的物理过程得以直观呈现,在此基础上由单件教具走向积件教具,通过教具的拆分、重组,实现教具的多维性．关键词:LabVIEW;Aruduino;电磁感应;楞次定律;法拉第电磁感应定律１制作背景“楞次定律”和“法拉第电磁感应定律”是«普通高中物理课程标准(２０１７年版)»选择性必修２模块中的“电磁感应及其应用”主题下的内容[１],也是高中物理电磁学专题的重点和难点知识．传统实验装置难以完成电磁感应定律的定量实验,因此传统教学通常是通过定性实验,让学生观察磁通量变化快慢是影响感应电动势大小的主要因素,从而直接给出法拉第电磁感应定律及其公式[２]．缺乏定量实验的过渡,不利于学生的理解和掌握．LabVIEW能够可视化测量感应电动势这一暂态量,并对数据进行处理和显示[３]．文献[４]利用LabVIEW和Arduino实现了对法拉第电磁感应定律的定量探究,该套装置使用电机带动磁铁在线圈上方匀速转动来产生感应电动势,通过控制线圈匝数、线圈与转轴距离、线圈面积３个因素来改变感应电动势,用Arduino作为下位机采集电动势后,通过串口将数据传至LabVIEW程序中,在LabVIEW前面板设计了电压表实时显示测量结果．２本装置的改进及创新２．１LabVIEW数据处理程序在文献[４]的实验装置中,只是把LabVIEW作为数据显示工具,而实际上LabVIEW还具有数据处理的功能．本装置以减小实验误差为目的,对LabVIEW的数据处理程序做了以下改进:第一,在LabVIEW程序中加入噪声剔除环节,即在没有任何操作的情况下观察数据跳动的范围,只采用高于跳动阈值的数据;第二,将磁铁每一次转动扫过线圈所产生的电动势累加后取平均值,以减小偶然误差．２．２LabVIEW前面板图像是表征物理规律的方式之一,用图像表征物理规律有利于学生精准把握各个物理量之间定量和定性的关系,使复杂的物理过程变得直观,丰富物理规律的形成过程[５],因此在LabVIEW的用户界面中,除了原有的指针电压表和数字电压表,增加函数图像以直观显示感应电动势E与线圈匝数n、磁通量变化量Δφ、磁通量变化时间Δt的关系．除此之外,增加线性拟合功能,体会最佳理论函数和实际测量值之间的差异以及...
