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1、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
2、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1x10-6To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
3、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(R2+X2)3'2N1(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NI(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
4、准。设z为亥姆崔兹线圈中轴线上某点离中心点O处的距离，则亥姆雀兹线圈轴线上任意•点的磁感应强度为:Bf=N1R2/?2+
5、4+^、2卢2-3/2R2+(3)而在亥姆霍兹线圈上中心O处的磁感应强度B；为:J_8“°N/竝=53/2R(4)【实验内容】I.按图接线，开机示应预热10分钟;2.测量电流I=100mA时，单线圈。轴线上各点磁感应强度B(a),每隔1.00cm测一个数据。实验中，随吋观察毫特斯拉计探头是否沿线圈轴线移动。每测量一个数据，必须先在直流电源输岀电路断开(/=0)调零示，才测朵和记录数据;3.在轴线上某点转动毫特斯拉计探头，观察一下该点
6、磁感应强度的方向;4.将两线圈间距d调整至d=10・00cvn,这吋，组成一个亥姆崔兹线圈;5.取电流值1=100mA,分别测呈两线圈单独通电时，轴线上各点的磁感应强度值B(d)和B(b),然后测亥姆霍兹线圈在通同样电流I=100mA,在轴线上的磁感应强度值B(d+b),证明在轴线上的点〃(a+b)二B(d)+B(/7),即证明磁场迭加原理；6.把亥姆霍兹线圈间距调整为d=2R,测量在电流为/=100加A轴线上各点的磁感应强度值;2.作间距d=R、d=2R时，亥姆霍兹线圈轴线上磁感应强度B与位置z之间关系图，即B-z图。【注意事项】1.实验探测器采用配对
7、SS95A型集成霍耳传感器，灵敏度髙，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；3.两个线圈采用申接或并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小间轴线上磁场为零或极小。【数据处理】1.电流/= 0mA,线圈平均半径R=10.0067/7,线圈匝数/V=500,并且真空磁导率^=47rx -7H/mo表1：载流圆线圈d轴线上不同位置磁感应强度B(q)的测量结果x/cm-1.000.001.00
8、2.003.004.005.00x/cm6.007.00&009.0010.0011.0012.00B(a)/mT在x=0.00cm处，理论值B°(g)=生N=实验测量值B^a)=2R两者百分误差：如回二如回・100%=垃⑺)2・电流/=100mA,两线圈间距力斤=10.00c】m取两线圈轴线中心点为原点。轴线为轴，所得数据见表2,其中。表示一个单线圈，方表示另一•个单线圈，@+〃)表示亥姆霍兹线圈。表2：直流电通过亥姆霍兹线圈，证明磁场迭加原理•成立Z/cm-7.00-6.00-5.00-4.00-3.00200-1.000.00B(a)/mTB(b)
9、/mT(B(a)+B@))/〃TB(a+b)]mTz!cm1.002.003.0
