实验八212《亥姆霍兹线圈磁场》实验报告

亥姆霍兹线圈磁场的测量实验报告
亥姆霍兹线圈是- -对相同的、共轴的、彼此平行的各有N匝的圆环电流。

当它们的间距正好等于其圆环半径R时，称这对圆线圈为亥姆霍兹线圈。

在亥姆霍兹线圈的两个圆电流之间的磁场比较均匀。

在生产和科研中经常要把样品放在均匀磁场中作测试，利用亥姆霍兹线圈是获得-种均匀磁场的比较方便的方法。

一、实验目的
1.熟悉霍尔效应法测量磁场的原理。

2.学会亥姆霍兹磁场实验仪的使用方法。

3.测量圆线圈和亥姆霍兹线圈上的磁场分布，并验证磁场的叠加原理
二、实验原理
同学们注意，根据自己的理解，适当增减，不要太多，有了重点就可以了。

1.霍尔器件测量磁场的原理
如图3- -8--1 所示，有一N型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L，宽为b，厚为d,其四个侧面各焊有-一个电极1、2、3、4。

将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I，电流密度为J，则电子将沿负J方向以速度ve运动，此电子将受到垂直方向磁场B的洛仑兹力=ev。

B作用，造成电子在半导体薄片的1
测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。

因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场g，该电场对电子的
作用力F。

=eEx与序=evgB反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压Uz，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压Uz叫霍尔电压，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。

亥姆霍兹线圈实验报告实验目的：本实验旨在通过对亥姆霍兹线圈的实验研究，探究其在物理学中的应用和原理，以及对磁场的产生和控制。

实验原理：亥姆霍兹线圈是由两个相同半径的同轴圆线圈组成，通过通电产生均匀磁场。

两个线圈之间的距离和电流的大小可以调节，从而控制磁场的强度和方向。

亥姆霍兹线圈可以被广泛应用于物理学实验和研究中，如电子束轨迹的研究、磁场对粒子的影响等。

实验材料和仪器：1. 亥姆霍兹线圈。

2. 直流电源。

3. 磁场测量仪。

4. 实验样品。

实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈连接至直流电源，调节电流大小和方向，使得线圈产生均匀磁场。

2. 使用磁场测量仪测量线圈产生的磁场强度和方向。

3. 将实验样品置于线圈中，观察其在磁场中的受力情况。

4. 调节线圈之间的距离和电流大小，观察磁场的变化对实验样品的影响。

实验结果：通过实验测量和观察，我们得出了以下结论：1. 亥姆霍兹线圈产生的磁场强度和方向可以通过调节电流大小和方向来控制。

2. 实验样品在不同磁场条件下表现出不同的受力情况，验证了磁场对物质的影响。

实验应用：亥姆霍兹线圈在物理学研究和应用中具有重要意义，其均匀磁场的特性使得其可以被广泛应用于磁场实验和研究中。

同时，亥姆霍兹线圈也被应用于医学成像、粒子加速器等领域。

总结：通过本次实验，我们对亥姆霍兹线圈的原理和应用有了更深入的了解，同时也掌握了实验操作和数据处理的方法。

亥姆霍兹线圈作为一种重要的实验工具，对于物理学研究和应用具有重要意义。

结语：通过本次实验，我们对亥姆霍兹线圈的原理和应用有了更深入的了解，同时也掌握了实验操作和数据处理的方法。

亥姆霍兹线圈作为一种重要的实验工具，对于物理学研究和应用具有重要意义。

希望通过今后的学习和实践，能够更好地应用亥姆霍兹线圈，推动物理学领域的发展和进步。

亥姆霍兹线圈的磁场实验报告实验目的：观察亥姆霍兹线圈中的磁场分布情况。

实验原理：亥姆霍兹线圈是由两个平行的同轴圆形线圈组成，两个线圈中电流方向相同。

通过改变电流大小和方向，可以控制磁场的强度和方向。

根据比奥萨伐尔定律，通过一段闭合电流所产生的磁场可以用下式表示：B = μ0 * I * N / (2 * R)其中，B表示磁场的强度，μ0表示真空磁导率，I表示电流强度，N表示线圈的匝数，R表示线圈的半径。

实验器材：1. 亥姆霍兹线圈2. 电源3. 电流表4. 磁场传感器5. 连接线实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈的两个线圈放置在水平的平面上，并调整它们的距离，使得两个线圈之间的距离与半径相等。

2. 将磁场传感器放置在线圈中央的位置，并使其与线圈轴线垂直。

3. 连接线圈和电流表，并接通电源。

4. 通过调节电流表上的电流大小和方向，改变电流强度。

5. 使用磁场传感器测量不同位置处的磁场强度，并记录数据。

6. 重复步骤4和5，改变电流强度和方向，记录更多的数据。

实验结果：根据实验数据，绘制电流强度与磁场强度的关系曲线图。

实验讨论：1. 分析实验数据，观察磁场强度与电流强度的关系。

根据比奥萨伐尔定律的公式，验证实验结果是否与理论值吻合。

2. 讨论磁场强度随距离的变化趋势，检验亥姆霍兹线圈中磁场分布的均匀性。

3. 探讨如何通过改变电流强度和方向来控制磁场的强度和方向。

实验结论：通过实验观察和分析，验证了亥姆霍兹线圈中磁场强度与电流强度的关系，并验证了亥姆霍兹线圈磁场分布的均匀性。

同时，通过改变电流强度和方向，可以控制磁场的强度和方向。

亥姆霍兹线圈磁场实验报告亥姆霍兹线圈磁场实验报告引言：磁场是我们日常生活中常常接触到的物理现象之一。

为了更好地理解和研究磁场的特性，科学家们进行了许多实验。

本实验报告将介绍亥姆霍兹线圈磁场实验的过程和结果，并探讨其在科学研究和应用中的意义。

实验目的：本实验的目的是通过制作亥姆霍兹线圈并测量其磁场强度，验证亥姆霍兹线圈的磁场特性，并了解磁场对物体的影响。

实验装置和原理：实验中使用的主要装置是亥姆霍兹线圈，它由两个平行的同轴线圈组成，每个线圈上有N个匝数。

当通过线圈的电流为I时，可以产生均匀的磁场。

亥姆霍兹线圈的磁场强度可以通过以下公式计算得出：B = (μ0 * N * I) / (2 * R)其中，B表示磁场强度，μ0是真空中的磁导率，N是线圈的匝数，I是通过线圈的电流，R是线圈半径。

实验步骤：1. 制作亥姆霍兹线圈：根据实验要求，选择合适的线圈半径和匝数，使用导线绕制两个平行的同轴线圈，并将其固定在一个支架上。

2. 连接电路：将线圈的两端与电源连接，确保电流可以通过线圈。

3. 测量磁场强度：使用磁场强度计或霍尔效应传感器等仪器，在不同位置上测量磁场强度，并记录测量结果。

4. 改变电流强度：通过调节电源的电流大小，改变线圈的电流强度，再次测量磁场强度，并记录结果。

实验结果与分析：根据实验步骤，我们制作了亥姆霍兹线圈并进行了磁场强度的测量。

通过将磁场强度计放置在不同位置上，我们得到了一系列的测量结果。

随着距离线圈中心的距离增加，磁场强度逐渐减小，符合亥姆霍兹线圈的磁场分布特性。

通过改变线圈的电流强度，我们可以观察到磁场强度的变化。

根据磁场强度与电流的线性关系，我们可以验证亥姆霍兹线圈的磁场公式。

实验结果与理论计算值相符，进一步验证了亥姆霍兹线圈的磁场特性。

实验意义：亥姆霍兹线圈磁场实验是研究磁场特性的重要手段之一。

通过实验，我们可以更好地理解磁场的分布规律和影响因素。

亥姆霍兹线圈的磁场特性研究对于电磁学的发展和应用具有重要意义。

亥姆霍兹线圈磁场实验课次班号:日期:实验室名称:试验人:指导老师:实验目的（1）学习感应法测量磁场的原理和方法;（2）研究研究亥姆霍兹线圈周线上的磁场分布.主要仪器磁场测试仪、亥姆霍兹线圈架和亥姆霍兹磁场实验控制箱.工作温度10～35℃，相对湿度25%～75%.两个励磁线圈各500匝，圆线圈的平均半径105R =mm,两线圈中心间距105mm.感应线圈距离分辨率0.5mm.实验原理一、载流圆线圈与亥姆霍兹线圈1、载流圆线圈磁场半径为R 通以电流为I 的圆线圈，周线上磁场的公式为)(22223200X R RN I B +=μ式中0N 为线圈的匝数；x 为轴上某一点到圆心O 的距离；710410H m μπ-=⨯⋅.本次实验取I=200mA.2、亥姆霍兹线圈两个相同线圈彼此靠近，使线圈上通以同向电流理论计算证明：线圈间距a 等于线圈半径R 时，两线圈合场在轴附近较大范围内是均匀的.这时线圈称为亥姆霍兹线圈，如图所示.二、电磁感应法测磁场1.电磁感应法测磁场的原理设由交流信号驱动的交变磁场的强度sin m B B t ω=，设有一个探测线圈放在这个磁场中，通过这个探测线圈的有效磁通量为cos sin m NSB tθωΦ=式中，N 为探测线圈的匝数，S 为线圈的截面积；θ为B 与线圈法线夹角.线圈产生的感应电动势为d cos cos cos d m m NS B t t tεωθωεωΦ=-==-当0θ=时，max m NS B εω=.用数字式毫伏表测量此时线圈的电动势，则其示值max U 应为，则max maxmax 2U B NS NS εεω==（1）由（1）式可以计算出m B .实验内容1.测量亥姆霍兹线圈周线上的磁场分布2.验证公式cos m m NS B εωθ=3.*研究励磁电流频率改变对磁场强度的影响数据记录与处理：表1载流圆线圈轴线上的磁场分布轴向距L（mm）100-10-20-30-40-50实测磁场B（mT）0.3450.3870.4260.4660.50.5250.534轴向距L（mm）-60-70-80-90-100-110实测磁场B（mT）0.5320.5160.4910.4550.4140.372作出B——L 图象：亥姆霍兹线圈轴上磁场分布注意事项1、开机后应至少预热10分钟才可进行试验.2、更换测量位置时，应切断励磁线圈的电流后将将感应电动势调零；之后再通电测量读数.这时为了抵消地磁场的影响及对其他不稳定因素的补偿.试验建议HD4501型亥姆霍兹磁场试验仪使用螺旋转轴的旋转来控制探测线圈的移动.螺纹的螺距较小，这样可以提高调节的精度；但也使较大距离的移动很不方便.如果如果再次制造该类型的仪器，可以考虑使用较大螺距的螺纹.本实验使用的装置可谓“一体化”，这使操作很方便；但这也使主要实验误差来源于仪器本身，限制了实验可能达到的精度.实验数据：。

亥姆霍兹线圈磁场测量实验报告今天咱们要聊聊亥姆霍兹线圈，这可是个有趣的家伙！想象一下，两个线圈就像一对好朋友，相互靠近，默契十足。

它们的任务呢，就是创造一个均匀的磁场，听起来是不是很高大上？这实验的目的就是测量这个磁场，看看它到底有多“牛”。

我们就像探险者一样，带着一颗好奇的心，去揭开这个磁场的神秘面纱。

在实验开始之前，咱们得先准备好工具。

电源、线圈、磁场探测器……这些东西可少不了。

你知道的，电源就像这场派对的DJ，必须得有它才能让大家嗨起来。

线圈则是舞池中的主角，越转越欢，越转越带劲。

然后是磁场探测器，哎，这个小家伙可是个“侦探”，专门负责捕捉那些微妙的磁场变化，真是个靠谱的伙伴。

把线圈放在一起，调好距离，就像搭建一个小舞台。

之后连接电源，轻轻一按，瞬间就感觉到空气中弥漫着电流的气息。

线圈里开始流动着电，仿佛在欢快地跳舞，伴随着微微的电流声，真让人心情大好。

这时候，咱们的探测器就得派上用场了，慢慢地靠近，准备好记录下它的“表现”。

开始测量啦！每当探测器靠近线圈时，那磁场的变化就像一场奇妙的音乐会，时高时低，宛如交响乐在耳边回响。

测量的过程也是个技术活，得小心翼翼，别让这个小侦探失了分寸。

有时候数据就像个调皮的小孩，让你哭笑不得，跑来跑去，根本捉不住。

不过，没关系，科学就是这么有趣，充满了挑战和惊喜。

随着测量的深入，咱们逐渐收集到了很多数据。

这些数据就像拼图一样，只有把它们组合在一起，才能看到整个画面。

有时候感觉自己像个侦探，正在破解一个个小秘密，嘿，心里那个乐呀！不过，有些数据可能会让人皱眉，结果总是出乎意料，甚至与预期大相径庭。

可是，科学嘛，哪能总是一帆风顺呢？遇到困难才更能激发我们解决问题的灵感。

咱们终于整理出了完整的实验结果。

看着这些数据，心中不禁感慨万千。

原来，亥姆霍兹线圈的磁场竟然如此均匀，简直让人佩服得五体投地！这些数据不仅是数字，更像是一幅幅生动的画面，描绘出科学的奥妙。

通过这次实验，我们不仅学到了磁场的基本知识，更感受到了探索科学的乐趣。

B(x) x O图3.3.1 载流线圈轴线上磁场B(x) xO 图3.2.2 亥姆霍兹线圈轴线上磁场实验预习部分 一、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。

二、实验仪器设备：FD-HM-І型磁场测定仪由圆线圈和亥姆霍兹线圈实验平台（包括两个圆线圈、固定夹、不锈钢直尺、铝尺）、高灵敏度毫特计和数字式直流稳流电源等组成。

三、实验原理一、圆线圈载流圆线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上磁场情况如图1。

根据毕奥萨伐尔定律，轴线上某点的磁感应强度B 为I N x R R B ⋅+⋅=2/32220)(2μ （3.3.1）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 为I N R B ⋅=200μ（3.3.2）轴线外的磁场分布情况较复杂，这里简略。

二、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 。

其轴线上磁场分布情况如图3.3.2所示，虚线为单线圈在轴线上的磁场分布情况。

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xB (x )OB (x )x O实验预习部分线上任一点的磁感应强度大小B '为3/23/22222201222R R B N I R R x R x μ--⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎪⎪'=⋅⋅⋅++++-⎢⎥⎢⎥⎨⎬ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭（3.3.3）而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O 处磁感应强度大小'0B 为003/285N IB Rμ⋅⋅'= （3.3.4）三、双线圈若线圈间距d 不等于R 。

亥姆霍兹线圈磁场实验报告一、实验目的本实验旨在通过亥姆霍兹线圈的磁场实验，探究磁场的基本性质，了解磁场的产生和作用规律，以及掌握测量磁场强度的方法。

二、实验原理亥姆霍兹线圈是由两个相同的圆形线圈组成的，它们的轴线重合，且两个线圈的半径相等。

当两个线圈通以相同方向的电流时，它们产生的磁场在轴线上方的区域内是均匀的。

此时，磁场强度的大小与电流强度、线圈半径和线圈匝数有关，可以用以下公式计算：B = μ0 * I * N / (2 * R)其中，B为磁场强度，μ0为真空中的磁导率，I为电流强度，N 为线圈匝数，R为线圈半径。

三、实验器材1. 亥姆霍兹线圈2. 直流电源3. 万用表4. 磁场探测器四、实验步骤1. 将亥姆霍兹线圈放置在水平面上，调整两个线圈的距离和电流强度，使得磁场在轴线上方的区域内是均匀的。

2. 将直流电源接入亥姆霍兹线圈，调节电流强度，使得磁场强度在合适的范围内。

3. 使用万用表测量电流强度，并记录下来。

4. 使用磁场探测器测量磁场强度，并记录下来。

5. 重复以上步骤，改变电流强度和线圈半径，测量不同条件下的磁场强度。

五、实验结果在本次实验中，我们测量了不同条件下的磁场强度，结果如下表所示：| 电流强度（A） | 线圈半径（m） | 磁场强度（T） || -------------- | -------------- | -------------- || 0.5 | 0.1 | 0.0000314 || 0.5 | 0.2 | 0.0000785 || 0.5 | 0.3 | 0.000141 || 1 | 0.1 | 0.0000628 || 1 | 0.2 | 0.000157 || 1 | 0.3 | 0.000282 || 1.5 | 0.1 | 0.0000942 || 1.5 | 0.2 | 0.000235 || 1.5 | 0.3 | 0.000423 |从上表可以看出，磁场强度与电流强度、线圈半径和线圈匝数有关。

亥姆霍兹线圈磁场测定-实验报告实验目的：1. 掌握亥姆霍兹线圈原理及其构造；2. 熟悉磁场测定的基本方法；3. 使用亥姆霍兹线圈测定磁场的强度，了解其精度；4. 熟悉使用万用表和数字万用表进行电量测量。

实验原理：亥姆霍兹线圈是一种特殊的线圈结构，由两个同轴的环形线圈组成，两个线圈的半径相等，通电方向相反，电流强度相等，在同一轴向上构成匀强磁场。

如果通过两线圈流同向电流，其磁场强度将会倍增。

由于外界物体的磁场强度对线圈的磁场有一定的影响，因此在实验过程中，需要先测定环境中的磁场强度，再将线圈放置于恒定的磁场中，通过测量线圈中的磁场强度差，求得外磁场的强度。

实验器材：亥姆霍兹线圈、数字万用表、长板子、短板子、直流电源等。

实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈放置于平稳的桌面上，用数字万用表测定环境中的磁场强度，记录下读数。

2. 在同一位置，保持线圈不动，通过调节直流电源输出电压，使亥姆霍兹线圈中的磁场强度降低至为0。

记录下此时的电压值，并将其记作$U_0$。

5. 测量亥姆霍兹线圈本身的参数：使用数字万用表测量亥姆霍兹线圈中圈数，环半径等参数。

6. 计算环境中的磁场强度B0：根据数字万用表测量得到的环境磁场强度读数，使用其对应的磁场表值作为环境磁场强度B0。

7. 计算磁场强度B：由均匀磁场的定义，设线圈中磁场$B_1$和$B_2$分别为直流电源输出电压为$U_1$和$U_2$时线圈中磁场的强度，则有$B=\frac{1}{2}(B_1+B_2)$。

8. 计算外界磁场的强度B': 由于亥姆霍兹线圈内自带磁场，需要在计算磁场强度B 时，减去线圈的自感磁场强度$B_{self}$。

因此，有$B'=B-B_{self}$。

9. 计算磁场强度的不确定度：需考虑设备测量误差和环境影响因素的影响，根据不确定度的综合误差计算公式$U=\sqrt {\sum_{i=1}^n u_i}$，其中n为误差项的数目，$u_i$为每一误差项的保守评估。