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1、亥姆霍茲線圈測磁場,【預(yù)習(xí)重點】,1. 畢奧薩伐爾定律、載流圓線圈在軸線上某點的磁感應(yīng)強度公式。 2. 亥姆霍茲線圈的組成及其磁場分布的特點。 3. 霍爾效應(yīng)、霍爾傳感器原理。,【實驗?zāi)康摹?1. 測亥姆霍茲線圈在軸線上的磁場分布。 2. 測載流圓線圈在軸線上的磁場分布，驗證磁場疊加原理。 3. 比較兩載流圓線圈距離不同時軸線上磁場分布情況。,【實驗原理】,一、圓線圈 載流圓線圈在軸線（通過圓心并與線圈平面垂直的直線）上磁場情況如圖。根據(jù)畢奧薩伐爾定律，軸線上某點的磁感應(yīng)強度B為,,而圓心處的磁感應(yīng)強度為,,二、亥姆霍茲線圈 亥姆霍茲線圈是一對彼此平行且連通的共軸圓形線圈，每一線圈N

2、匝，兩線圈內(nèi)的電流方向一致，大小相同，線圈之間距離d正好等于圓形線圈的平均半徑 。,設(shè)x為亥姆霍茲線圈中軸線上某點離中心點O處的距離，則亥姆霍茲線圈軸線上任一點的磁感應(yīng)強度大小B為,,,而在亥姆霍茲線圈軸線上中心O處磁感應(yīng)強度大小Bo為,三、雙線圈 若線圈間距d不等于 。設(shè)x為雙線圈中軸線上某點離中心點O處的距離，則雙線圈軸線上任一點的磁感應(yīng)強度大小B為,四、霍爾效應(yīng)、霍爾傳感器,1. 霍爾效應(yīng),把一塊寬為b，厚為d的導(dǎo)電板放在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，并在導(dǎo)電板中通以縱向電流I ，此時在板的橫向兩側(cè)面A、A,之間就呈現(xiàn)出一定的電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢差UH稱霍爾電壓。

3、,RH稱為霍爾系數(shù),,2. 霍爾傳感器,,并且傳感器的工作電流已設(shè)定為標準工作電流（定值）。即KHIK（常數(shù)）,UHKB,所以由UH值可得出B的示值。,,【實驗儀器】,一、實驗平臺,二、高靈敏度毫特計,三、數(shù)字式直流穩(wěn)流電源,1、毫特斯拉計 2、電流表 3、直流電流源 4、電流調(diào)節(jié)旋鈕 5、調(diào)零旋鈕 6、傳感器插頭 7、固定架 8、霍爾傳感器 9、大理石 10、線圈 A、B、C、D為接線柱,【實驗內(nèi)容】,一、測量前準備,1. 連接電路，接通電源，開機預(yù)熱10分鐘以上。,2. 用鋁尺和鋼板尺調(diào)整兩線圈位置，使兩線圈共軸且軸線與臺面中心橫刻線重合，兩線圈距離為R=10.00cm(線圈半徑

4、)，即組成一個亥姆霍茲線圈.,3. 熟悉傳感器的放置方法。,,二、單線圈軸線上各點磁感應(yīng)強度的測量,1. 單線圈a軸線上各點的磁感應(yīng)強度Ba,按圖接線（直流穩(wěn)流電源中數(shù)字電流表已串接在電源的一個輸出端），只給單線圈a通電，旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋紐，令電流I為100mA。取臺面中心為坐標原點O，通過O的橫刻線為OX軸。把傳感器探頭從一側(cè)沿OX軸移動,每移動1.00cm測一磁感應(yīng)強度Ba，測出一系列與坐標x對應(yīng)的磁感應(yīng)強度Ba .測量區(qū)域為10cm+10cm。,實驗中，應(yīng)注意毫特計探頭沿線圈軸線移動，每測量一個數(shù)據(jù)，必須先在直流電流輸出電路斷開時（I=0）調(diào)零后，才測量和記錄數(shù)據(jù)。,2. 單線圈b軸線上各

5、點的磁感應(yīng)強度Bb,只給單線圈b通電，旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋紐，令電流I為100mA。以上述同樣的測量方法，測出一系列XBb數(shù)據(jù)。測量區(qū)域為-10cm+10cm。,3. 在軸線上某點轉(zhuǎn)動毫特計探頭，觀察一下該點磁感應(yīng)強度的方向：轉(zhuǎn)動探頭觀測毫特計的讀數(shù)值，讀數(shù)最大時傳感器法線方向，即是該點磁感應(yīng)強度方向。,三、雙線圈軸線上各點磁感應(yīng)強度測量,1. 令兩線圈串連，流過的電流方向一致（紅黑接線柱交錯相接），組成亥姆霍茲線圈。然后，旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋紐，在同樣電流I=100mA條件下，測軸線上各點的磁感應(yīng)強度BR值測量方法同上。得出的一系列XBR數(shù)據(jù)。測量區(qū)域為-10cm+10cm。,2. 分別把雙線圈間距離調(diào)整為d=R/2和d=2R并測量在電流為I=100mA時軸線上各點磁感應(yīng)強度值。測量方法同上。并將得出的X 、XB2R數(shù)據(jù)。測量區(qū)域為-10cm+10cm。,【數(shù)據(jù)處理】,1. 將測得的單、雙線圈中心點的磁感應(yīng)強度與理論公式計算結(jié)果相比較，看是否一致。,2. 用直角坐標紙，在同一坐標系作BRX、 Ba X、 Bb X、 Ba + Bb X四條曲線，考察BR X與Ba + Bb X曲線，驗證磁場疊加原理,3. 用直角坐標紙，在同一坐標系作BR X、 X、 B2R X三條曲線，證明磁場疊加原理。,