亥姆霍兹线圈测磁场

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1、亥姆霍兹线圈测磁场【预习重点】1.毕奥－萨伐尔定律、载流圆线圈在轴线上某点的磁感应强度公式。2.亥姆霍兹线圈的组成及其磁场分布的特点。3.霍尔效应、霍尔传感器原理。【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。【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。根据毕奥萨伐尔定律，轴线上某点的磁感应强度B为B(x)xO而圆心处的磁感应强度为二、亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈

2、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。B(x)xO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大小B′为而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O处磁感应强度大小Bo′为三、双线圈若线圈间距d不等于。设x为双线圈中轴线上某点离中心点O处的距离，则双线圈轴线上任一点的磁感应强度大小B〞为四、霍尔效应、霍尔传感器1.霍尔效应υdFeFmIdUH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

3、，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。RH称为霍尔系数2.霍尔传感器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【实验内容】一、测量前准备1

4、.连接电路，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.3.熟悉传感器的放置方法。二、单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按图接线（直流稳流电源中数字电流表已串接在电源的一个输出端），只给单线圈a通电，旋转电流调节旋纽，令电流I为100mA。取台面中心为坐标原点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

5、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10cm—+10cm。实验中，应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。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-10cm—+10cm。3.在轴线上某点转动毫特计探头，观察一下该点磁感应强度的方向：转动探头观测毫特计的读数值，读数最大时传感器法线方向，即是该点磁感应强度

6、方向。三、双线圈轴线上各点磁感应强度测量1.令两线圈串连，流过的电流方向一致（红黑接线柱交错相接），组成亥姆霍兹线圈。然后，旋转电流调节旋纽，在同样电流I=100mA条件下，测轴线上各点的磁感应强度BR值测量方法同上。得出的一系列X－BR数据。测量区域为-10cm—+10cm。2.分别把双线圈间距离调整为d=R/2和d=2R并测量在电流为I=100mA时轴线上各点磁感应强度值。测量方法同上。并将得出的X－、X－B2R数据。测量区域为-10cm—+10cm。【数据处理】1.将测得的单、双线圈中心点的磁感应强度与

7、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。