下载文档原格式
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。
一、实验目的1. 了解亥姆霍兹线圈的组成和原理。
2. 观察亥姆霍兹线圈中磁场的分布情况。
3. 验证磁场叠加原理。
4. 掌握霍尔效应原理及其在磁场测量中的应用。
二、实验原理亥姆霍兹线圈是由两个相同的线圈同轴放置，其中心间距等于线圈的半径。
当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，并在一定区域形成近似均匀的磁场；通以反向电流时，则叠加使磁场减弱，以至出现磁场为零的区域。
霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体时，导体中会产生横向电压。
霍尔电压的高低与霍尔元件所在处的磁感应强度成正比，因而可以用霍尔元件测量磁场。
三、实验仪器1. 亥姆霍兹线圈演示仪2. 霍尔元件3. 稳压电源4. 数码显示屏5. 导轨6. 电流表7. 电流源四、实验步骤1. 打开数码显示屏后面板的开关，先对LED显示屏调零。
2. 打开稳压电源（已调好），同方向闭合两电键（使两线圈通以相同方向电流）。
3. 转动小手柄，使位于线圈轴线上的霍尔元件由导轨的一端缓慢移向另一端，观察两同向载流圆线圈磁场合成后的分布。
显示屏示数由小变大，中间一段基本不变，最后又由大变小。
4. 改变其中一个线圈的电流方向，重复步骤3的操作，观察两反向载流圆线圈磁场合成后的分布。
显示屏示数由小变大，由大变小，又由小变大，由大变小。
5. 将霍尔元件移动到两个线圈的中部，观察磁场分布情况。
五、实验结果与分析1. 当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，在中间区域形成近似均匀的磁场。
这是由于两个线圈的磁场在中间区域叠加，使得磁场强度较大，且方向相同。
2. 当改变其中一个线圈的电流方向时，磁场减弱，出现磁场为零的区域。
这是由于两个线圈的磁场在中间区域相互抵消，使得磁场强度减小，甚至为零。
3. 将霍尔元件移动到两个线圈的中部，观察到磁场分布情况。
在中间区域，磁场强度较大，且方向相同；在两端区域，磁场强度逐渐减小，方向逐渐发散。
六、实验误差分析1. 线圈参数误差：实验中使用的亥姆霍兹线圈参数可能与实际参数存在一定偏差，导致实验结果与理论值存在误差。
开放性实验实验报告——亥姆霍兹线圈磁场测定姓名学号班级亥姆霍兹线圈是一对相同的、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一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图3—8—1 霍尔效应原理如图3—8—1所示，有－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方向以速度运动，此电子将受到垂直方向磁场B的洛仑兹力作用，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，该电场对电子的作用力，与反向，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，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。
如果半导体中电流I是稳定而均匀的，则电流密度J的大小为（3—8—1）式中b为矩形导体的宽，d为其厚度，则bd为半导体垂直于电流方向的截面积。
如果半导体所在范围内，磁场B也是均匀的，则霍耳电场也是均匀的，大小为（3—8—2）霍耳电场使电子受到一与洛仑兹力F m相反的电场力F e，将阻止电子继续迁移，随着电荷积累的增加，霍耳电场的电场力也增大，当达到一定程度时，F m与F e大小相等，电荷积累达到动态平衡，形成稳定的霍耳电压，这时根据F m=F e有（3—8—3）将（3—8—2）式代入（3—8—3）式得（3—8—4）式中、容易测量，但电子速度难测，为此将变成与I有关的参数。
亥姆霍兹线圈磁场的测量如果有一対和同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，当线圈间距等于线圈半径时，两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的。
故在生产和科研中冇校大的实川价值，也常川于弱磁场的计量标准。
这对线圈称为亥姆霍兹线圈。
【实验目的】1 观察亥姆霍兹线圈屮间磁场的均匀性，验证磁场叠加原理；2、了解一种得到均匀磁场的实验室方法。
【实验仪器】FD-HM-I亥姆霍兹线圈磁场测定仪，SS95A型集成霍耳传感器，导线。
FD-HM-I亥姆霍兹线圈磁场测定仪简图如下：图11、毫特斯拉计2、电流表3、直流电流源4、电流调节旋钮5^调零旋钮6、传感器插头7、固定架8、霍耳传感器9、大理石10、,线圈注：A、B、C、D为接线柱SS95A空集成崔耳传感器就是一种高灵敏度的优质磁场传感器，它的体积小（血积4mmx3mm,厚2mm）,其内部具有放大器和剩余电压补偿电路，采用此集成霍耳传感器（配直流数字电压表）制成的高灵敏度毫特计，町以准确测量0〜2.000〃疔的磁感应强度, 其分辨率可达1X10-6T O因此，用它探测载流线圈及亥姆霍兹线圈的磁场，准确度比用探测线圈高得多。
用高灵敏度集成霍耳传感器测最ixio-5r-2xio-3r弱交、肓流磁场的方法已在科研与工业中广泛应用。
【实验原理】一.根据毕奥一萨伐尔定律，载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平而垂直的直线)上 某点的磁感应强度为：B~ 2(R 2 + X 2)3'2 N 1 (1)式中“0为真空磁导率，臣为线圈的平均半径，x 为圆心到该点的距离，/V 为线圈匝数，1 为通过线圈的电流强度。
因此，圆心处的磁感应强度3。
为：B 严理N I(2)° 2R轴线外的磁场分布计算公式较为复杂，这里简略。
二.亥姆霍兹线圈是一对彼此平行H 连通的共轴鬪形线圈，两线圈内的电流方向一致,大小相同，线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径/? o 这种线圈的特点是能在其公共轴 线屮点附近产生较广的均匀磁场区，所以在生产和科研屮启较人的使用价值，也常用于弱磁 场的计量标准。
用亥姆霍兹线圈测磁场所谓亥姆霍兹线圈为两个相同线圈彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流Ｉ，理论计算证明：线圈间距a 等于线圈半径R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，如图5所示。
这种均匀磁场在工程运用和科学实验中应用十分广泛。
【实验目的】1、了解亥姆霍兹线圈的结构和工作原理；2、掌握载流圆线圈轴线上磁场的测量方法；3、掌握和亥姆霍兹线圈轴线上磁场的测量方法。
【实验仪器】亥姆霍兹线圈磁场实验仪。
实验仪由二部分组成，它们分别为励磁线圈架和磁场测量仪（见图 3，上部为励磁线圈架，下部为磁场测量仪），亥姆霍兹线圈架部分有一传感器盒，盒中装有用于测量磁场的感应线圈。
仪器参数：二个励磁线圈有效半径为105mm ，单个线圈匝数400匝，二线圈中心间距为105mm ；传感器盒横向移动范围250mm ，纵向移动范围70mm ，距离分辨率1mm ；传感器盒中探测线圈匝数为1000匝，旋转角度360o ； 【实验原理】一、载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场 1、 单个载流圆线圈磁场一半径为Ｒ，通以电流Ｉ的圆线圈，轴线上磁感应强度的计算公式为2/322200)(2X R IRN B +=μ （1）式中0N 为圆线圈的匝数，X 为轴上某一点到圆心O 的距离。
m H /10470-⨯=πμ。
轴线上磁场的分布如图2所示。
本实验取Ｎ０＝400匝，Ｒ＝105mm 。
当f=120Hz ，Ｉ＝60m Ａ（有效值）时，在圆心O 处x ＝0，可算得单个线圈的磁感应强度为：B=0.144mT 2、亥姆霍兹线圈设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该点的磁感应强度为：}])2([])2({[212/3222/322200'---++++=X RR X R R IR N B μ （2） 而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O 处，X =0，磁感应强度为：RIN RIN B O 002/300'7155.058μμ=⨯=（3）图1亥姆霍兹线圈磁场实验仪及接线方法架圈线仪量测图 2 单个圆环线圈磁场分布 图 3亥姆霍兹线圈磁场分布当实验取Ｎ０＝400匝，Ｒ＝105mm 。
亥姆霍兹线圈实验报告【实验原理】1.载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场(1)载流圆线圈磁场一半径为R,通以电流I 的圆线圈，轴线上磁场的公式为式中N D 为圆线圈的匝数，X 为轴上某一点到圆心 0的 距离。
"厂4恥ILH 应 它的磁场分布图如图 1-1 所示。
(1-1) 0 I(2)亥姆霍兹线圈 所谓亥姆霍兹线圈为 两个相同线圈彼此平行且 共轴，使线圈上通以同方 向电流I,理论计算证明： 线圈间距a 等于线圈半径 R 时，两线圈合磁场在轴上(两线圈圆心连线)附近较大范围内是均匀的, 如图1-2所示。
卜I-?如妙「巒丄荀噓场分巾2.霍尔效应法测磁场 (1)霍尔效应法测量原理 将通有电流I 的导体置于磁 场中，则在垂直于电流I 和磁场B 方向上将产生一个附加电位差， 一现象是霍尔于 现，故称霍尔效应。
为霍尔电压。
这 1879年首先发 电位差 U H 称 如图3-1所示 N 型半导体，若 M3.1在MN 两端加上电压U,则有电流I 沿X 轴方向流动（有速度为V 运动的电子）, 此时在Z 轴方向加以强度为 B 的磁场后，运动着的电子受洛伦兹力F B 的作用而偏移、聚集在 S 平面；同时随着电子的向 S 平面（下平面）偏移和聚集, 在 P 平面（上平面）出现等量的正电荷,结果在上下平面之间形成一个电场 E H （此电场称之为霍尔电场）。
这个电场反过来阻止电子继续向下偏移。
当 电子受到的洛伦兹力和霍尔电场的反作用力这二种达到平衡时,就不能向下 偏移。
此时在上下平面（S 、P 平面）间形成一个稳定的电压 U H （霍尔电压）。
2）霍尔系数、霍尔灵敏度、霍尔电压设材料的长度为I ，宽为b ,厚为d ,载流子浓度为 n ,载流子速度v ， 则与通过材料的电流 I 有如下关系：I=nevbdR H =1/ne ,单位为 m3/c ；霍尔灵敏度 KH=RRZd ,单位为 mV/mA I 为常数时，有U H = K H IB =k o B ,通过测量霍尔电压 U H ,就本实验使用的仪器用集成霍尔元件，已经与显示模块联调，直接显示磁 场强度。
仪器使用说明TEACHER'S GUIDEBOOKFD-HM-B亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪中国.上海复旦天欣科教仪器有限公司Shanghai Fudan Tianxin Scientific & Educational Instruments Co.,Ltd.FD-HM-B 型亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪一、概述亥姆霍兹线圈磁场测定仪是综合性大学和工科院校物理实验教学大纲重要实验之一。
该实验可以学习和掌握弱磁场测量方法，证明磁场迭加原理，根据教学要求描绘磁场分布等。
传统的亥姆霍兹线圈磁场测量实验，一般用探测线圈配以指针交流电压表测量磁感应强度。
由于线圈体积大，指针式交流电压表等级低等原因，测量的误差较大。
近年来，在科研和工业中，集成霍耳传感器由于体积小，测量准确度高，易于移动和定位，所以被广泛应用于磁场测量。
例如：A SS 95型集成霍耳传感器就是一种高灵敏度的优质磁场传感器，它的体积小（面积mm mm 34⨯，厚mm 2），其内部具有放大器和剩余电压补偿电路，采用此集成霍耳传感器（配直流数字电压表）制成的高灵敏度毫特计，可以准确测量mT 000.20～的磁感应强度，其分辨率可达T 6101-⨯。
因此，用它探测载流线圈及亥姆霍兹线圈的磁场，准确度比用探测线圈高得多。
用高灵敏度集成霍耳传感器测量T T 35102101--⨯⨯～弱交、直流磁场的方法已在科研与工业中广泛应用。
本仪器采用先进的95A 型集成霍耳传感器作探测器,用直流电压表测量传感器输出电压,探测亥姆霍兹线圈产生的磁场,测量准确度比探测线圈优越得多,仪器装置固定件牢靠，实验内容丰富。
该仪器不仅可以测量单线圈和亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁场，还可以测量半径平面内的磁场分布，即实现了二维磁场测量，又因为线圈半径方向各个方向磁场一样，所以也等同于三维测量。
本仪器经复旦大学物理实验教学中心使用,取得良好的教学效果。
二、仪器简介FD-HM-B 型亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪主要由实验主机和实验装置组成，如下图所示三、技术指标1.高灵敏毫特斯拉计 量程 0—1.999mT分辨率 0.001mT2.直流恒流电源 输出电流 0-200mA 稳定度 %13.实验线圈 匝数 500 平均半径 100mm4.传感器测量尺 上下移动范围 0-160mm 上下测量分辨率 0.02mm线圈中心位置 约80mm 处（游标尺上读数） 5.传感器与标志线距离 200mm 6.导轨 长度 500mm 标尺分辨率 1mm 7.磁场测量 误差 小于3% 8.仪器整体 重量 5Kg 9.主机电源 交流 220V,50Hz 四、实验项目1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度，把测量的磁感应强度与理论计算值比较；2.测量单个载流圆线圈半径平面上各点磁感应强度。
3.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上以及与中心轴线垂直的平面内的磁感应强度。
4.在固定电流下，分别测量单个线圈（线圈a 和线圈b ）在轴线上产生的磁感应强度)(a B 和)(b B ，与亥姆霍兹线圈产生的磁场)(b a B +进行比较。
5.测量亥姆霍兹线圈在间距分别为2/R d =，R d =，2/3R d =（R 为线圈半径）时，轴线上的磁场分布，并进行比较，进一步证明磁场迭加原理。
五、注意事项1.实验探测器采用配对A SS 95型集成霍耳传感器，灵敏度高，因而地磁场对实验影响不可忽略，移动探头测量时须注意零点变化，可以通过不断调零以消除此影响；2.接线或测量数据时，要特别注意检查移动两个线圈时，是否满足亥姆霍兹线圈的条件；3.两个线圈采用串接方式与电源相连时，必须注意磁场的方向。
如果接错线有可能使亥姆霍兹线圈中间轴线上磁场为零。
亥姆霍兹线圈磁场测量实验【实验目的】1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度，把测量的磁感应强度与理论计算值比较；2.测量单个载流圆线圈半径平面上各点磁感应强度。
3.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点的磁感应强度。
4.测量与亥姆霍兹线圈中心轴线垂直的平面内的磁感应强度。
5.在固定电流下，分别测量单个线圈（线圈a 和线圈b ）在轴线上产生的磁感应强度)(a B 和)(b B ，与亥姆霍兹线圈产生的磁场)(b a B +进行比较。
6.测量亥姆霍兹线圈在间距分别为2/R d =，2/3R d =（R 为线圈半径）时，轴线上的磁场分布，并进行比较，进一步证明磁场迭加原理。
【实验原理】1.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为：I N x R R B ⋅+⋅=2/32220)(2μ（1）式中0μ为真空磁导率，R 为线圈的平均半径，x 为圆心到该点的距离，N 为线圈匝数，I 为通过线圈的电流强度。
因此，圆心处的磁感应强度0B 为：I N RB ⋅=200μ（2）轴线外的磁场分布计算公式较为复杂，这里简略。
2.亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同,线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径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，所以在生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁场的计量标准。
设z 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意一点的磁感应强度为：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⋅⋅⋅='-222/322202221z R R z R R R I N B μ（3）而在亥姆霍兹线圈上中心O 处的磁感应强度'0B 为：R I N B ⋅⋅='2/3058μ （4）【实验装置】实验装置主要由实验主机和线圈以及传感器测量尺和若干连接线组成，如图1所示。
图1 亥姆霍兹线圈磁场测量实验装置【实验内容】1.连接主机和实验装置：首先用USB 连接线将主机上“线圈磁场测量“中“信号输入”与传感器测量尺连接，用红黑手枪插连接线将主机上“线圈恒流电源”中“信号输出”与线圈连接，注意，接单线圈时只需红色插头插红色插座，黑色插头插黑色插座即可，如果连接成亥姆霍兹线圈时（一般线圈串接），需要保持两个线圈电流方向一致。
2.开机后应预热10分钟，再进行测量；3.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度：首先恒流源接一个线圈，将传感器测量尺高度调节至80mm 位置处（学生可以通过上下移动找出线圈中心位置，一般在游标尺80mm 位置附近），此时霍耳传感器位于单线圈的轴线上，调节恒流源至100mA,移动传感器测量尺的滑块，可以看到毫特斯拉计示数的变化（注意传感器中心位置与滑块刻线位置相差200mm ）。
此时断开恒流源电流（拔掉一个手枪插头即可），调节毫特斯拉计“调零”旋钮，使线圈零电流时毫特斯拉计示数为零。
重新连接恒流源通100mA 电流开始测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度与位置的关系。
并描画测量曲线。
4.测量单个载流圆线圈半径平面上各点磁感应强度：连接方式同上，通100mA 电流，移动滑块，使传感器位于线圈半径平面内（方法是传感器测量尺位置减去或者加上200mm 等于线圈滑块位置），上下移动传感器测量尺测量载流圆线圈半径平面内各点磁感应强度与位置的关系，描画测量曲线。
5.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点的磁感应强度：将两线圈之间距离调节为100mm ，并串接与恒流源，通100mA 电流，移动滑块测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点的磁感应强度，并描画曲线。
6.测量与亥姆霍兹线圈中心轴线垂直的平面内的磁感应强度：连接方式同上，将传感器固定于亥姆霍兹线圈轴线的中心点，上下移动游标尺，测量与中心轴线垂直的平面内的磁感应强度与位置的关系，描画关系曲线。
7.验证磁场迭加原理：在测量步骤5的基础上在分别测量两个线圈单独通100mA 电流在中心轴线上产生的磁场，注意此时保持两线圈间距100mm ，位置固定不动，记录数据并描画曲线。
8．进一步验证磁场迭加原理：测量亥姆霍兹线圈在间距分别为2/R d =，2/3R d =（R 为线圈半径）时轴线上的磁场分布，即调节两线圈间距为50mm 和150mm ，再分别测量中心轴线上磁感应强度与位置的关系，记录数据并描画曲线，进一步验证磁场迭加原理。
9.一点说明：本毫特斯拉计为高灵敏度仪器，可以显示T 6101-⨯磁感应强度变化。
因而在线圈断电情况下，不同位置毫特斯拉计所显示的最后一位略有区别，这主要是地磁场和其他杂散信号的影响。
因此，应在每次测量前应拔掉线圈电源调零。
【实验数据】（注：以下数据不作为仪器验收标准，仅供实验时参考） 1. 测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度:载流圆线圈a 轴线上不同位置磁感应强度)(a B 的测量结果见表1,这里电流mA I 100=，线圈平均半径cm R 00.10=，线圈匝数500=N ，并且真空磁导率m H /10470-⨯=πμ。
表1.载流圆线圈中心轴线上不同位置的磁感应强度描画其曲线得到图2：图2 载流圆线圈中心轴线上不同位置的磁感应强度关系曲线 （其中横坐标为位置（cm ），纵坐标为磁感应强度（uT ））根据毕奥—萨伐尔定律，载流圆形线圈在线圈轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点的磁感应强度为：I N x R R B ⋅+⋅=2/32220)(2μ式中R 为线圈的平均半径，N 为线圈匝数，I 为通过线圈的电流强度，x 为圆心到该点的距离。
因此，圆心处的磁感应强度为：I N RB ⋅=200μ在cm x 00.0=处，mT I N R a B 314.01000.02100.05001042)(700=⨯⨯⨯⨯=⋅=-πμ实验测量值mT a B 307.0)(0='，两者百分误差等于%3.2；在cm x 00.5=处，mT I N x R R a B 225.0)0500.0100.0(2100.0500100.0104)(2)(2/322272/322205=+⨯⨯⨯⨯=⋅+⋅=-πμ测量值mT a B 219.0)(5='，两者间百分误差%6.2。
2. 测量单个载流圆线圈半径平面上各点磁感应强度测量数据表2所示：表2.载流圆线圈半径平面上不同位置的磁感应强度描画曲线如图3所示。
图3 载流圆线圈半径平面上不同位置的磁感应强度关系曲线 （其中横坐标为位置（cm ），纵坐标为磁感应强度（uT ））由曲线可见，半径平面内中心磁场最小，越靠近线圈，磁场越大。
3. 测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场，证明磁场迭加原理成立。
亥姆霍兹线圈通过I=100mA 直流电流，两线圈间距d=R =10.00cm 。
取两线圈轴线中心点为原点。
轴线为轴，所得数据见表3，其中a 表示一个单线圈，b 表示另一个单线圈，(a+b)表示亥姆霍兹线圈。
