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实验二十六、探究通电螺线管磁性强弱的影响因素实验剖析【实验目的】探究影响通电螺线管磁性强弱的因素。
【实验器材】电源、滑动变阻器、导线若干、电磁铁、大头钉、开关、铁钉若干。
【实验方法】①控制变量法：②转换法：通过比较螺线管吸引大头针的多少反映磁性的强弱。
【实验原理】电流的磁效应【实验猜想】①磁性强弱与线圈的匝数有关系②磁性强弱与电流有关系③磁性强弱与有无铁芯有关系【实验步骡（一）探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系方案：保持铁芯、线圈匝数不变，改变通过电磁铁的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
现象：增大电流，电磁铁吸引的大头针数目增多.结论：铁芯、线圈匝数不变时，通过电磁铁的电流越越大，，电磁铁的磁性越强.电磁铁磁性强弱与电流大小有关.（二）探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系方案：保持电流、铁芯不变，改变线圈的匝数，观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
现象：线圈匝数越多，电磁铁吸引的大头针数H增多.结论：当电流和铁芯不变时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强.电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关.（三）探究通电螺线管的磁性强弱与有无铁芯的关系方案：保持电流、线圈匝数不变，比较不插入铁芯和插入铁芯时,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
数据记录：现象：插入铁芯后，通电螺线管吸引的大头针数H增多.结论：当电流和线圈面数不变时，插入铁芯，通电螺线管磁性大大增强.电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关. 【实验结论】①磁性强弱与线圈的匝数有关系：当电流和铁芯不变时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强.②磁性强弱与电流有关系：铁芯、线圈匝数不变时，通过电磁铁的电流越越大，，电磁铁的磁性越强.③磁性强弱与有无铁芯有关系：当电流和线圈匝数不变时，插入铁芯，通电螺线管磁性大大增强.【考点方向】1、电磁铁的优点：电磁铁磁性有无，可用电流的通断来控制电磁铁磁性强弱，可用改变电流的大小来控制电磁铁的极性变换，可用改变电流的方向来实现。
图2 霍耳元件南宁师范大学 物理与电子工程学院 LJY 整理实验十八 霍耳效应一、实验目的1.了解和掌握集成线性霍耳元件测量磁场的原理和方法；2.学会测量霍耳元件灵敏度的方法；3.精确测量通电螺线管磁场分布。
二、实验原理霍耳元件的作用（如右图2所示）：若电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，且磁场B 垂直于该半导体，是电子流方向由洛伦兹力作用而发生改变，在薄片两个横向面a、b 之间电荷聚集形成横向电场（即霍耳电场），由此产生电势差，这种现象称为霍耳效应。
在与电流I、磁场B 垂直方向上产生的电势差称为霍耳电势差，通常用U H 表示。
霍耳效应的数学表达式为：IB K IB dR U H HH ==((1) 其中R H 是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。
B 为磁感应强度，I 为流过霍耳元件的电流强度，K H 称为霍耳元件灵敏度。
横向电场力e f 随电荷积累增多而增大，当达到恒定状态时，电场力与洛伦兹力达到平衡，B e f f =，霍耳元件两侧电荷的积累就达到平衡，故有：LU eevB H=。
式中L 是霍耳元件长度。
虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，U H =0，但是实际情况用数字电压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加电势差，该电势差U 0称为剩余电压。
图3 95A 型集成霍耳元件内部结构图当螺线管内有磁场且集成霍耳传感器在标准工作电流时，与(1)式相似，由(1)式可得：KU KU B '=-=)500.2( 式中U 为集成霍耳传感器的输出电压，K 为该传感器的灵敏度，U '经用2.500V 外接电压补偿以后，用数字电压表测出的传感器输出值(仪器用mV 档读数)。
三、实验仪器ICH-2新型螺线管磁场测定仪由集成霍耳传感器探测棒、螺线管、直流稳压电源0—0.500A；直流稳压电源输出二档(2.4V—2.6V 和4.8V—5.2V)；四位半数字电压表(19.999V 和1999.9mV 二档)；导线若干组成。
螺线管磁场测定本实验仪用集成霍耳传感器测量通电螺线管内直流电流与霍耳传感器输出电压之间关系，证明霍耳电势差与螺线管内磁感应强度成正比，了解和熟悉霍耳效应的重要物理规律；用通电长直螺线管中心点磁感应强度理论计算值作为标准值来校准集成霍耳传感器的灵敏度；熟悉集成霍耳传感器的特性和应用；用该集成霍耳传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置的关系图。
从而学会用集成霍耳元件测量磁感应强度的方法。
一、实验目的1.了解和掌握集成线性霍耳元件测量磁场的原理和方法；2.学会测量霍耳元件灵敏度的方法。
3.精确测量通电螺线管磁场分布，二、实验原理霍耳元件的作用（如右图2所Array示）：若电流I流过厚度为d的半导体薄片，且磁场B垂直于该半导体，是电子流方向由洛伦茨力作用而发生改变，在薄片两个横向面a、b之间应产生电势差，图2 霍耳元件这种现象称为霍耳效应。
在与电流I、磁场B垂直方向上产生的电势差称为霍耳电势差，通常用U H 表示。
霍耳效应的数学表达式为：IB K IB dR U H HH ==)((1) 其中R H 是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。
B 为磁感应强度，I 为流过霍耳元件的电流强度，K H 称为霍耳元件灵敏度。
虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，U H =0，但是实际情况用数字电压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加电势差，该电势差U 0称为剩余电压。
随着科技的发展，新的集成化(IC)元件不断被研制成功。
本实验采用SS95A 型集成霍耳传感器(结构示意图如图3所示)是一种高灵敏度集成霍耳传感器，它由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。
测量时输出信号大，并且剩余电压的影响已被消除。
对SS95A 型集成霍耳传感器，它由三根引线，分别是:“V +”、“V -”、“V out ”。
其中“V +”和“V -”构成“电流输入端”，“V out ”和“V -”构成“电压输出端”。
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究磁体的基本性质，包括磁体的磁场分布、磁极的相互作用、磁场的方向以及磁体的磁性变化等。
通过实验，加深对磁学基础知识的理解，培养实验操作技能和科学思维。
二、实验器材1. 螺线管2. 塑料板3. 小磁针4. 铁屑5. 电池6. 开关7. 导线三、实验内容与步骤1. 探究通电螺线管的磁场分布（1）了解螺线管磁场演示仪的构造和线圈位置。
（2）闭合开关，将螺线管通电，用手轻敲击塑料板，观察铁屑的分布。
（3）分析铁屑分布情况，得出通电螺线管周围磁场分布特点。
2. 磁极相互作用实验（1）将两个磁铁的N极和S极分别靠近，观察相互作用现象。
（2）记录磁铁相互作用的结果，分析磁极间的相互作用规律。
3. 磁场方向实验（1）将小磁针放入通电螺线管内部，观察小磁针的指向。
（2）分析小磁针指向，得出通电螺线管内部磁场方向。
4. 磁性变化实验（1）改变电流方向，观察通电螺线管内部磁场方向的变化。
（2）分析电流方向与磁场方向的关系，得出电磁铁的磁极极性与电流方向的关系。
四、实验结果与分析1. 通电螺线管周围磁场分布实验结果显示，通电螺线管周围的铁屑会被磁化，形成一定的磁场分布。
根据铁屑受力转动后的分布情况，可以得出通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。
2. 磁极相互作用实验结果显示，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
这符合磁极间相互作用的规律。
3. 磁场方向实验结果显示，通电螺线管内部的磁场方向与电流方向有关。
根据安培定则，用右手握住螺线管，弯曲的四指所指的方向是电流的方向，大拇指所指的那端是螺线管的N极。
4. 磁性变化实验结果显示，改变电流方向，通电螺线管内部磁场方向也发生改变。
这表明电磁铁的磁极极性与电流方向有关。
五、实验结论1. 通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。
2. 磁极间相互作用规律为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
3. 通电螺线管内部的磁场方向与电流方向有关，符合安培定则。
华 南 师 范 大 学学院 普通物理 实验报告 年级 专业 实验日期 2011 年 月 姓名 教师评定 实验题目 用霍尔效应测量螺线管磁场用霍尔传感器测量通电螺线管内励磁电流与输出霍尔电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；用通电长直通电螺线管轴线上磁感应强度的理论计算值作为标准值来校准或测定霍尔传感器的灵敏度，熟悉霍尔传感器的特性和应用；用该霍尔传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与螺线管轴线位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置刻线的关系图，学会用霍尔元件测量磁感应强度的方法。
一、实验目的1．了解霍尔效应现象，掌握其测量磁场的原理。
2．学会用霍尔效应测量长直通电螺线管轴向磁场分布的方法。
二、实验原理图1所示的是长直螺线管的磁力线分布，有图可知，其内腔中部磁力线是平行于轴线的直线系，渐近两端口时，这些直线变为从两端口离散的曲线，说明其内部的磁场在很大一个范围内是近似均匀的，仅在靠近两端口处磁感应强度才显著下降，呈现明显的不均匀性。
根据电磁学毕奥－萨伐尔)Savat Biot (-定律，通电长直螺线管线上中心点的磁感应强度为: 22M DL I N B +••μ=中心 （1）理论计算可得，长直螺线管轴线上两个端面上的磁感应强度为内腔中部磁感应强度的1/2：22M D L I N 21B 21B +••μ•==中心端面 （2）式中，μ为磁介质的磁导率，真空中的磁导率μ0=4π×10-7(T·m/A)，N 为螺线管的总匝数，I M 为螺线管的励磁电流，L 为螺线管的长度，D 为螺线管的平均直径。
附加电势差的消除应该说明，在产生霍尔效应的同时，因伴随着多种副效应（见附录），以致实验测得的电压并不等于真实的V H 值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。
根据副效应产生的机理可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除，具体的做法是Is 和B (即l M )的大小不变，并在设定电流和磁场的正、反方向后，依次测量由下列四组不同方向的Is 和B 组合的A 、A′两点之间的电压V 1、 V 2、V 2、和V 4，即+Is +B V 1 +Is -B V 2 -Is -B V 3 -Is +B V 4然后求上述四组数据V 1、V 2、V 3和V 4 绝对值的平均值，可得：44321V V V V V +++= （3） 通过对称测量法求得的V H ，虽然还存在个别无法消除的副效应，但其引入的误差甚小，可以略而不计。
物理备课大师 【全免费】第 1 课时奥斯特实验通电螺线管的磁场【教课目的】一、知识与技术1.认识电流的磁效应，初步认识电和磁之间有某种联系.2.知道通电导体四周存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁体相像.3.会判断通电螺线管两头的极性或通电螺线管的电流方向.二、过程与方法1. 经过察看直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验，进一步发展学生的空间想象力.2. 经过对实验的剖析，提升学生比较、剖析、概括得出结论的能力.三、感情、态度与价值观经过认识电与磁之间的互相联系，使学生乐于研究自然界的奇妙，培育学生的学习热忱和实事求的态度，初步领悟研究物理规律的方法和技巧.【教课要点】奥斯特的实验：通电螺线管的磁场；安培定章.【教课难点】通电螺线管的磁场及其应用.【教具准备】奥斯特实验器械一套、通电螺线管、小磁针、大头针、多媒体课件等.【教课课时】 1 课时【稳固复习】教师指引学生复习上一节内容，并解说学生所做的课后作业( 教师可针对性地精选部分难题解说），增强学生对知识的稳固.【新课引入】教师播放多媒体文件: 电和磁之间的相像之处.师：电和磁从现象上看有特别相像的地方，它们之间有没有必定的联系呢？从哲学角度看，应当是有的，我们生产和生活中的一些电器设施中，如扬声器、电磁继电器、话筒、电吉他、电话等，均用到了磁性，但它们的磁性均离不开电，由此看来，电与磁之间必定存在着某种联系. 第一揭开这个神秘的是丹麦物理学家奥斯特.【预习指导】阅读课本P143 - 146文字内容和插图，把基本观点、规律、实验现象和结论用双色笔做上记号，并达成“教案”中“课前预习”部分 . 而后各小组内部沟通议论，提出预习疑问，学科组长做好记录，准备展现.【讲堂导学】知识点 1电流的磁效应一、学生小组合作研究，教师指导点拨师： 1. 你的生活中哪些设施用到了电与磁的应用？这些说了然什么？生： 1. 电铃、电话等，电流四周能产生和电磁铁同样的作用.师：2. 利用桌上老师供给的器械，重复奥斯特所做的实验，注意察看现象，并概括结论.①通电和断电，现象：结论 :②改变导线中电流方向，现象：结论 :生：2. ①通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针恢还本来指向，通电导体四周存在磁场②小磁针偏转方向改变，通电导体四周磁场方向与电流方向相关.[ 要点概括 ] ①电流四周存在着磁场；②电流磁场的方向跟电流的方向相关.思想拓展教师指引学生达成对应课时中思想拓展题目，并进行解说知识点 2通电螺线管的磁场二、学生小组合作达成以下研究，教师巡视指导，合时评论.师： 1. 利用老师供给的有机玻璃板、铁屑、螺线管达成教材图17-16实验，并依据铁屑散布状况描出磁感线.写出你的研究结论.生： 1. 如下图 .通电螺线管四周的磁场与条形磁体的磁场相像.师： 2. 利用老师供给的器械及课本图17-17 实验研究 : 通电螺线管的极性可能和哪些因素相关呢？注意察看现象，并概括出结论.生： 2. 通电螺线管的极性与电流方向及导线环绕方向相关.师： 3. 你如何利用小磁针判断通电、螺线管的磁极？说出你的方法.生： 3. 让小磁针N、 S 极分别凑近通电螺线管的磁极，与小磁针N 极吸引且与S 极排挤的一端为S 极，反之，与小磁针S 极吸引且与N极排挤的一端为N 极.师： 4. 请你利用右手螺旋定章体验: 判断你上述实验中通电螺线管的磁极，并比较和你用小磁针判断的能否同样？生： 4. 同样[ 重难点点拨 ] 通电螺线管的四周存在着磁场，其外面的磁场与条形磁体的磁场相像，通电螺线管的两头与条形磁体同样有两个磁极. 在通电螺线管外面，磁感线从通电螺线管的N 极出往返到S 极；在通电螺线管内部，磁感线从S 极到 N 极 . 若改变电流方向，通电螺线管的 N 极和 S 极也改变，且地点正好对换.[ 特别提示 ] 使用右手螺旋定章时应注意以下三点.①决定通电螺线管磁极极性的根本要素是通电螺线管上电流的围绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正、负极的接法. 当两个螺线管中电流的围绕方向一致时，它们两端的磁极极性才同样.②四指的围绕方向一定是螺线管上电流的围绕方向.③ N 极和 S 极必定在通电螺线管的两头.思想拓展教师指引学生达成对应课时中思想拓展题目，并进行解说.[ 讲堂小结 ] 指导学生总结概括本节课学到了什么1. 通电导线四周存在磁场，磁场方向跟电流方向相关. 这类现象叫做电流的磁效应.2.奥斯特发现了电和磁的联系，能够说以电磁学作为一个整体的科学是由奥斯特创始的.3. 全部通电导体四周都存在磁场，无论是铁、铜、铝，仍是金属做的导体. 从磁场方向上讲：通电螺线管的四周的磁场散布和条形磁铁的磁场散布同样.【课后作业】达成本课时对应练习，并预习下一课时内容。
