当前位置：文档之家 › 实验四十三 亥姆霍兹线圈

实验四十三 亥姆霍兹线圈

  • 格式：doc
  • 大小：66.50 KB
  • 文档页数：3

实验四十三 亥姆霍兹线圈的磁场测量
实验目的 用霍耳效应法测量载流亥姆霍兹线圈的磁场测量沿其轴线的分布
实验仪器
FD-HM-I 型亥姆霍兹线圈磁场测定仪，包括亥姆霍兹线圈 95A 型霍
尔传感器 不锈钢直尺
实验原理
1. 霍耳传感器测量磁场的原理
霍耳传感器有两对互相垂直的电极，将它放入磁场B 中，使两对电极均
垂直与B ，当输入电极通以微弱电流I 0时，则在输出电极产生霍耳电势
,0B KI U
H
=由于H
U
正比于B ，所以测量H U 的电压表可按B 值来定标，这样
就做成一只特斯拉计。

2. 载流圆线圈轴线上的磁场分布
设N 匝圆线圈A 的轴线中心为O ，半径为R ，其上通以电流I ，根据毕 奥-萨伐尔定律，在线圈轴线上距O 点x 处的磁感应强度为：2
32
22
0)(2x R I
NR u B A +=
式中0u 为真空磁导率。

在线圈中心O 点，磁感应强度为：R
NI u B AO 20=
3. 载流亥姆霍兹线圈是用以产生均匀弱磁场的一种组合线圈，它由一对半 径为R ，匝数为N ，相互平行，同轴放置的圆形线圈同向串联组成，并且这对线圈的距离R O O =21，亥姆霍兹线圈常用来做弱磁场源。

4. 根据磁场叠加原理求磁感应强度
取O 1O 2连线中点O 为坐标原点，如图2，场点P 沿轴线坐标为x ，当两 线圈分别通以电流I 时，在P 点产生的磁感应强度分别为
23
222
01)2(2⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡++=
x R R I
NR B μ23
222
02)2(2⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡-+=
x R R I
NR B μ
O 1和O 2合成磁感应强度为
B 1+B 2=
23
222
0)2(2⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡++x R R I
NR μ+
23
222
0)2(2⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡-+x R R I
NR μ
实验步骤
1. 开机预热10分钟
2．在断开线圈电路的情况下，进行毫特计调零，然后接通线圈1，通以I=100mA 的电流，测量在其轴线上的磁感应强度的分布，在每次改变测点时都要断开线圈电路，进行调零。

3．对线圈2重复上述操作。

4.两个线圈同时通电流I=100mA ，测量其主轴线上磁感应强度的分布。

5.断开电源，整理仪器。

数据处理
线圈在其轴线上的磁感应强度的分布 坐标 Ba/mT Bb/mT Ba+Bb/mT Ba+b/mT
+7.00 0．076 0．290 0.366 0．363 +6.00 0．088 0．304 0.392 0．389 +5.00 0．101 0．309 0.410 0．409 +4.00 0．120 0．302 0.422 0．421 +3.00 0．140 0．291 0.431 0．430 +2.00 0．163 0．269 0.432 0．430 +1.00 0．188 0．243 0.431 0．433 0.00 0．213 0．214 0.427 0．430 -1.00 0．238 0．193 0.431 0．429 -2.00 0．268 0．167 0.435 0．432 -3.00 0．286 0．144 0.430 0．424 -4.00 0．299 0．120 0.419 0．416 -5.00 0．307 0．102 0.409 0．410 -6.00 0．304 0．090 0.394 0．394 -7.00 0．288 0．074 0.362
0．364
如上图可知，两个线圈产生的磁场符合磁场叠加原理
【分析与讨论】：
1. 使用电源时，一定要按要求操作，特别是每次改变测点时都要断开线圈电路，
在线圈电流为零的情况下进行毫特计的零点调节，然后再接通线圈通电测量，
这样做的目的是为了减小地磁场和其它散杂磁场的干扰。

2. 测量过程中要用手接触霍耳传感器，这样做是否会影响到实验效果？
-8
-6-4-2
02468
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
x
m T
Ba Bb Ba+b Ba+Bb。

合集下载

亥姆霍兹线圈磁场的测量实验报告

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。

亥姆霍兹线圈测磁场解读

亥姆霍兹线圈测磁场解读


【数据处理】
1. 将测得的单、双线圈中心点的磁感应强度与 理论公式计算结果相比较，看是否一致。 2. 用直角坐标纸，在同一坐标系作BR－X、 Ba －X、 Bb －X、 Ba + Bb －X四条曲线，考察BR －X与Ba + Bb －X曲线，验证磁场叠加原理
BR
2
3. 用直角坐标纸，在同一坐标系作BR －X、 －X、 B2R －X三条曲线，证明磁场叠加原理。
B(x)
O
x
2 3/ 2 2 3/ 2 2 R R 1 2 2 B 0 N I R R x R x 2 2 2
而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O处磁感应强度 大小Bo′为 8 0 N I B0 3/ 2 5 R
RH称为霍尔系数
2. 霍尔传感器
IB U H RH K H IB d
并且传感器的工作电流已设定为标准工作电流 （定值）。即KHI＝K（常数） UH＝KB 所以由UH值可得出B的示值。
【实验仪器】
一、实验平台 二、高灵敏度毫特计
三、数字式直流稳流电源
1、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、霍尔传感器 9、大理石 10、线圈 A、B、C、D为接线柱
四、霍尔效应、霍尔传感器
υd
B
A
b
Fe
vd
Fe
Fm
Fm
d I UH
1. 霍尔效应
A'
把一块宽为b，厚为d的导电板放在磁感应强度为B 的磁场中，并在导电板中通以纵向电流I ，此时在板的 横向两侧面A、A′,之间就呈现出一定的电势差，这一现 象称为霍尔效应，所产生的电势差UH称霍尔电压。
亥姆霍兹线圈磁场测量实验报告

亥姆霍兹线圈磁场测量实验报告

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。

亥姆霍兹线圈测磁场

亥姆霍兹线圈测磁场


【注意事项】
1. 霍尔传感器探头必需沿着线圈中心轴线移动。 2.每测量一个数据前，需对微特斯拉计调零，方 可记录数据。 3. 实验中，测试架位置保持不动，实验仪相互间 保持一定距离。 4. 不要拔白色芯线（专用连接线）。
【数据记录与处理】
1. 数据记录表格(注d=R=10cm,N=500匝， I=100mA)
3. 调整传感器位置，使其在两线圈的轴线上。
二、载流圆线圈轴线上各点磁感应强度的测量
1. 单线圈a轴线上各点的磁感应强度Ba
只给固定线圈a通电，旋转电流调节旋纽， 令电流I为100mA。取标尺零点为坐标原点O，通 过O的横刻线为OX轴。把传感器探头从一侧沿OX 轴移动,每移动1.00cm测一磁感应强度Ba，测出一 系列与坐标x对应的磁感应强度Ba .测量区域为6cm—+19cm。
注意事项：每测量一个数据后，先将电流调节旋 钮调零，再移动线圈到下一位置，然后将微特斯 拉计调零，最后才将电流调回100mA，微特斯拉 计示值稳定后，方可记录数据。
二、载流圆线圈轴线上各点磁感应强度的测量
2. 单线圈b轴线上各点的磁感应强度Bb 只给单线圈b通电，旋转电流调节旋纽，令电流I
为100mA。以上述同样的测量方法，测出一系列X— Bb数据。测量区域为-6cm—+19cm。
RH称为霍尔系数
2. 霍尔传感器
UH
RH
IB d
KH IB
并且传感器的工作电流已设定为标准工作电流 （定值）。即KHI＝K（常数）
UH＝KB 所以由UH值可得出B的示值。
【实验仪器】
一、FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场测试架 二、 FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场测试仪
【实验仪器】