物理实验报告
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物理实验报告
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物 理 实 验 报 告
姓名： 班级： 组别： 成绩：
合作者： 指导教师： 实验⽇期：
实验题⽬： 磁场分布测量
实验⽬的：1．测亥姆霍兹线圈在轴线上的磁场分布。
2．测载流圆线圈在轴线上的磁场分布，验证磁场叠加原理。 3．⽐较两载流圆线圈距离不同时轴线上磁场分布情况。 4．了解霍尔传感器的⼯作原理。
1．圆线圈
根据毕奥萨伐尔定律，载流线圈在轴线（通过圆⼼并与线圈平⾯垂直的直线）上某点的磁感应强度⼤⼩为I N x R R B ?+?=
2
/3222
0)(2µ (1)
式中I 为通过线圈的电流强度，N 为线圈匝数，R 线圈平均半径，x 为圆⼼到该点的距离，0µ为真空磁导率。⽽圆⼼处的磁感应强度0B ⼤⼩为I N R
B ?=
20
0µ (2)
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2．亥姆霍兹线圈
亥姆霍兹线圈是⼀对彼此平⾏且连通的共轴圆形线圈，每⼀线圈N 匝，两线圈内的电流⽅向⼀致，⼤⼩相同，线圈之间距离d正好等于圆形线圈的平均半径R 。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产⽣较⼴的均匀磁场区，故在⽣产和科研中有较⼤的实⽤价值，也常⽤于弱磁场的计量标准。
设x 为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中⼼点O 处的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任⼀点的磁感应强度B '⼤⼩为3/23/222222
01222R R B N I R R x R x µ--'=???++++-?????? ? ?????
(3)
⽽在亥姆霍兹线圈轴线上中⼼O 处磁感应强度'0B ⼤⼩为
R NI
B 02
305
8µ=
'
(4)
距离是d 的双线圈，轴线上任意点的磁感应强度B '⼤⼩为3/23/222222
01222d d B N I R R x R x µ--'=???++++-?????? ? ?????
(5) 实验步骤：
（⼀）测量前准备1．接通电源，开机预热10分钟以上。
2．⽤铝尺和钢板尺调整两线圈位置，使两线圈共轴且轴线与台⾯中⼼横刻线重合，两线圈距离为R =10.00cm(线圈半径)，即组成⼀个亥姆霍兹线圈。调节依据可参考课本注意事项1。3．熟悉传感器的放置⽅法。 （⼆）测量载流单线圈轴线上的磁场分布
1．连接电路，只给单线圈a 通电。调整电流调节旋钮使I =100mA 。测量OX 轴线上的磁场分布,从－10cm 到＋10cm 。
2．重新连接电路，只给单线圈b 通电。调整电流调节旋钮使I =100mA 。测量OX 轴线上的磁场分布,从－10cm 到＋10cm 。（三）测量载流双线圈轴线上的磁场分布1．使双线圈串接，电流⽅向相同，组成亥姆霍兹线圈。调整电流调节旋钮使I =100mA 。测量OX 轴线上的磁场分布,从－10cm 到＋10cm 。
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2．调整线圈间距d ，使d =R /2=5.00cm ，双线圈中⼼仍在O 点。使双线圈串接，电流⽅向相同，调整电流调节旋钮使I=100mA 。测量OX 轴线上的磁场分布,从－10cm 到＋10cm 。
3．调整线圈间距d ，使d =2R =20cm ，双线圈中⼼仍在O 点。使双线圈串接，电流⽅向相同，调整电流调节旋钮使I =100mA。测量OX 轴线上的磁场分布,从－10cm 到＋10cm 。
注意：毫特计探头沿线圈轴线移动，每测量⼀个数据，必须先在直流电流输出电路断开时（I =0）调零后，才测量和记录数据。
实验数据：
（⼀）测得的单、双线圈中⼼点的磁感应强度与理论公式计算结果相⽐较
线圈匝数N = 线圈平均半径R = 流过线圈的电流I =
则：单线圈中点 I N R B ?=20
0µ＝ ＝
亥姆霍兹线圈线圈中点 003/285N IB R
µ??'
=＝ ＝
中⼼点实测值： 线圈a 圆⼼处 0()B a = 线圈b 圆⼼处 0()B b =
亥姆霍兹线圈中⼼处 0B ''=
与理论值⽐较：000()
×100B B a B -％＝ ＝
000
()
×100B B b B -％＝ ＝
00
×100B B B '''-'％＝ ＝ 若计算所得值⼩于3％ ，则理论值与实测值⼀致，否则不然。 （⼆）单、双线圈轴线上磁场的分布数据填⼊后⾯的表格。
单线圈OX轴上的磁感应强度分布
双线圈在OX轴上的磁感应强度分布2—6—4
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1． 在直⾓坐标纸上建⽴坐标系作出亥姆霍兹线圈的X B R -曲线。
2． 在上述坐标系内再作出单⼀线圈的a B X -曲线， b B X - 曲线，再把这两⽀单⼀线圈的曲线叠加起来，成为a b B B X +-曲线，与（1）中的X B R -曲线⽐较并得出结论。 3． 在另⼀坐标系内作出X B R -、2R B X -、2R B X -曲线，⽐较三曲线，加深对叠加原
理的理解。
不同曲线要⽤不同符号标出实验点；各曲线要加注名称；图的下⽅写图名。
思考题：1．为什么测每⼀点B 值前，必须断开线圈电路，对毫特计进⾏调零？
2．测双线圈磁场分布时两线圈电流⽅向相同，若接线时接错，使两线圈电流⽅向相反，会有什么现象？为什么？
