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1、亥姆霍兹线圈测磁场 【实验原理原理】一、一、圆线圈圈 载流流圆线圈在圈在轴线（通（通过圆心心并与并与线圈平面垂直的直圈平面垂直的直线）上磁）上磁场情况如情况如图。根据。根据毕奥奥萨伐伐尔定律，定律，轴线上某点的磁感上某点的磁感应强度度B为 B(x)xO而而圆心心处的磁感的磁感应强度度为 二、亥姆霍二、亥姆霍兹线圈圈 亥姆霍亥姆霍兹线圈是一圈是一对彼此平行且彼此平行且连通的共通的共轴圆形形线圈，每一圈，每一线圈圈N匝，匝，两两线圈内的圈内的电流方向一致，大小相同，流方向一致，大小相同，线圈之圈之间距离距离d正好等于正好等于圆形形线圈的圈的平均半径平均半径 。 B(x)xO 设x为亥姆霍亥姆霍兹线
2、圈中圈中轴线上某点离中心点上某点离中心点O处的距离，的距离，则亥姆霍亥姆霍兹线圈圈轴线上任一点上任一点的磁感的磁感应强度大小度大小B为 而在亥姆霍而在亥姆霍兹线圈圈轴线上中心上中心O处磁感磁感应强度度大小大小Bo为三、双三、双线圈圈 若若线圈圈间距距d不等于不等于 。设x为双双线圈中圈中轴线上上某点离中心点某点离中心点O处的距离，的距离，则双双线圈圈轴线上任一点上任一点的磁感的磁感应强度大小度大小B为四、霍四、霍尔效效应、霍、霍尔传感器感器1. 霍霍尔效效应 dFeFmIdUH 把一把一块宽为b，厚，厚为d的的导电板放在磁感板放在磁感应强度度为B的磁的磁场中，并在中，并在导电板中通以板中通以纵
3、向向电流流I ，此，此时在板的在板的横向两横向两侧面面A、A,之之间就呈就呈现出一定的出一定的电势差，差，这一一现象称象称为霍霍尔效效应，所，所产生的生的电势差差UH称霍称霍尔电压。 RH称为霍尔系数 2. 霍霍尔传感器感器 并且并且传感器的工作感器的工作电流已流已设定定为标准工作准工作电流（定流（定值）。即）。即KHIK（常数）（常数） UHKB 所以由所以由UH值可得出可得出B的示的示值。 【实验仪器器】一、一、实验平台平台二、高灵敏度毫特二、高灵敏度毫特计三、数字式直流三、数字式直流稳流流电源源 1、毫特斯拉、毫特斯拉计 2、电流表流表 3、直流、直流电流源流源 4、电流流调节旋旋钮 5
4、、调零旋零旋钮 6、传感器插感器插头 7、固定架、固定架 8、霍、霍尔传感器感器 9、大理石、大理石 10、线圈圈 A、B、C、D为接接线柱柱【实验内容内容】一、一、测量前准量前准备1. 连接接电路，接通路，接通电源，开机源，开机预热10分分钟以上。以上。2. 用用铝尺和尺和钢板尺板尺调整两整两线圈位置，使两圈位置，使两线圈共圈共轴且且轴线与台面中心横刻与台面中心横刻线重合，两重合，两线圈距离圈距离为R=10.00cm(线圈半径圈半径)，即，即组成一个亥姆霍成一个亥姆霍兹线圈圈.3. 熟悉熟悉传感器的放置方法。感器的放置方法。二、二、单线圈圈轴线上各点磁感上各点磁感应强度的度的测量量 1. 单
5、线圈圈a轴线上各点的磁感上各点的磁感应强度度Ba 按按图接接线（直流（直流稳流流电源中数字源中数字电流表已串流表已串接在接在电源的一个源的一个输出端），只出端），只给单线圈圈a通通电，旋，旋转电流流调节旋旋纽，令，令电流流I为100mA。取台面中心。取台面中心为坐坐标原点原点O，通，通过O的横刻的横刻线为OX轴。把。把传感器感器探探头从一从一侧沿沿OX轴移移动,每移每移动1.00cm测一磁感一磁感应强度度Ba，测出一系列与坐出一系列与坐标x对应的磁感的磁感应强度度Ba .测量区域量区域为10cm+10cm。 实验中，中，应注意毫特注意毫特计探探头沿沿线圈圈轴线移移动，每每测量一个数据，必量一个
6、数据，必须先在直流先在直流电流流输出出电路断开路断开时（I=0）调零后，才零后，才测量和量和记录数据。数据。三、双三、双线圈圈轴线上各点磁感上各点磁感应强度度测量量 1. 令两令两线圈串圈串连，流，流过的的电流方向一致（流方向一致（红黑黑接接线柱交柱交错相接），相接），组成亥姆霍成亥姆霍兹线圈。然后，旋圈。然后，旋转电流流调节旋旋纽，在同，在同样电流流I=100mA条件下，条件下，测轴线上各点的磁感上各点的磁感应强度度BR值测量方法同上。得出量方法同上。得出的一系列的一系列XBR数据。数据。测量区域量区域为-10cm+10cm。 2. 分分别把双把双线圈圈间距离距离调整整为d=R/2和和d=2
7、R并并测量在量在电流流为I=100mA时轴线上各点磁感上各点磁感应强度度值。测量方法同上。并将得出的量方法同上。并将得出的X 、XB2R数据。数据。测量区域量区域为-10cm+10cm。【数据数据处理理】 1. 将将测得的得的单、双、双线圈中心点的磁感圈中心点的磁感应强度与度与理理论公式公式计算算结果相比果相比较，看是否一致。，看是否一致。 2. 用直角坐用直角坐标纸，在同一坐，在同一坐标系作系作BRX、 Ba X、 Bb X、 Ba + Bb X四条曲四条曲线，考察，考察BR X与与Ba + Bb X曲曲线，验证磁磁场叠加原理叠加原理 3. 用直角坐用直角坐标纸，在同一坐，在同一坐标系作系作BR X、 X、 B2R X三条曲三条曲线，证明磁明磁场叠加原理。叠加原理。
