實驗報告-集成霍爾傳感器測量圓線圈和亥姆霍茲線圈的磁場

大學(xué)物理實驗報告實驗3-9集成霍爾傳感器測量圓線圈和亥姆霍茲線圈的磁場一、

實驗名稱：

集成霍爾傳感器測量圓線圈和亥姆霍茲線圈的磁場

二、

實驗?zāi)康模?/p>

1、掌握霍爾效應(yīng)原理測量磁場；

2、測量單匝載流原線圈和亥姆霍茲線圈軸線上的磁場分布。

三、

實驗器材：

1、亥姆霍茲線圈磁場測定儀，包括圓線圈和亥姆霍茲線圈平臺（包括兩個圓線圈、固定夾、不銹鋼直尺等）、高靈敏度毫特計和數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源。

四、

實驗原理：

1、圓線圈的磁場：

根據(jù)畢奧-薩伐爾定律，載流線圈在軸線（通過圓心并與線圈平面垂直的直線）上某點的磁感應(yīng)強度為：

式中為通過線圈的電流強度，為線圈平均半徑，為圓心到該點的距離，為線圈的匝數(shù)，，為真空磁導(dǎo)率。因此，圓心處的磁感應(yīng)強度為

軸線外的磁場分布計算公式較復(fù)雜。

2、亥姆霍茲線圈的磁場

亥姆霍茲線圈如圖3-9-1所示，是一對彼此平行且連通的共軸圓形線圈，兩線圈內(nèi)的電流方向一致，大小相同，線圈之間的距離d正好等于圓形線圈的半徑R。設(shè)z為亥姆霍茲線圈中軸線上某點離中心點O處的距離，根據(jù)畢奧-薩伐爾定律及磁場疊加原理可以從理論上計算出亥姆霍茲線圈周線上任意一點的磁感應(yīng)強度為而在亥姆霍茲線圈上中心O處的磁感應(yīng)強度B為當(dāng)線圈通有某一電流時，兩線圈磁場合成如圖：從圖3-9-2可以看出，兩線圈之間軸線上磁感應(yīng)強度在相當(dāng)大的范圍內(nèi)是均勻的。

實驗步驟：

1、載流圈和駭姆霍茲線圈軸線上各點磁感應(yīng)強度的測量

所測磁感應(yīng)強度B與z之間的關(guān)系圖即B-z圖。根據(jù)以上所測數(shù)據(jù)，作出B-Z圖如下：誤差分析本次試驗在測量單線圈軸線磁感應(yīng)強度上的數(shù)據(jù)上得到了比較大的誤差，經(jīng)過分析，得出以下可能影響測量數(shù)據(jù)的因素。沒有做到每測量一點的磁感應(yīng)強度之前做好調(diào)零工作，使得測量一些點數(shù)據(jù)的時候沒有消除外界磁場影響，造成測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。測量若干點數(shù)據(jù)的時候沒有按照正確的測量方法，沒有做到探頭的擺放方式一致，造成每一點的測量都會因為測量方法的不同而產(chǎn)生差異。八、實驗結(jié)論：由圖及數(shù)據(jù)觀察有，軸線上的點=+，即亥姆霍茲線圈軸線上任一點磁感應(yīng)強度是兩個載流單線圈在該點上產(chǎn)生磁感應(yīng)強度之和。同時，當(dāng)Ba和Bb共同作用的同時，曲線在兩線圈中中間幾乎水平，到兩端急劇下降?？芍娐菥€管中間為勻強磁場。九、思考題：為什么在實驗中每測一點的磁感應(yīng)強度之前都必須調(diào)零？答：在實驗中，測量坐標(biāo)板上的每一點，由于所處的環(huán)境不同，所受到周圍環(huán)境的電磁波大小就有一個差異，因為我們在實驗中主要是研究在該點由這個線圈所激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強度是多少，所以絕對有這個必要在測量每一點之前調(diào)零來排除周圍環(huán)境的電磁波的影響。2、亥姆霍茲線圈的磁場分布有什么特點？答：亥姆霍茲線圈是兩個彼此平行且連通的共軸圓形線圈，他的磁場分布是兩個通電圓圈磁場的疊加。半徑和兩個圓圈的距離不同，疊加的結(jié)果也不同。兩個線圈之外是逐漸減弱的，但是兩個線圈之間可能是中間最弱，也可以是中間最強，還可以是勻強磁場。3、若將兩線