亥姆赫兹实验报告

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1、南昌大学物理实验报告课程名称:亥姆霍兹线圈磁场实验名称:亥姆霍兹线圈磁场学院：信息工程学院专业班级：学生姓名：学号：实验地点：212座位号：_22实验时间:第四周星期五下午3点45开始一、实验目的：1.描绘载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线磁场分布1.•学习和掌握弱磁场测量方法二、实验原理：同学们注意，根据口己的理解，适当増减，不要太多，有了重点就可以了。1.霍尔器件测量磁场的原理图3-8-1霍尔效应原理如图3—8—1所示，有一N型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L,宽为b,厚为山其四个侧而各焊有一个电极1、2、3、4。将瓦放在如图所示的垂直磁场屮，沿3、4两个

2、侧面通以电流I,电流密度为J,则电子将沿负J方向以速度叫运动，此F=cvB电子将受到垂直方向磁场B的洛仑兹力「新作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过杲的负电荷，2侧积累过最的正电荷。因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场该电场对电子的作用力呂P=QVB与J叫Q反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压"円，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压"刃叫霍尔电压,1、2端输岀的霍尔电压可山数显电压表测量并显示出来。如果半导体中电流I是稳定而均匀的，则电流密度J的大小为(3—8—1)式中b为矩形导体的宽，d为其厚度，则bd为半导体垂直

3、于电流方向的截而积。如果半导体所在范围内，磁场B也是均匀的，则霍耳电场也是均匀的，大小为(3—8—2)霍耳电场使电子受到一与洛仑兹力％相反的电场力将阻止电子继续迁移，随着电荷积累的增加，霍耳电场的电场力eveB=eEH也增大，当达到一定程度时，％与Fe大小相等，电荷积累达到动态平衡，形成稳定的霍耳电压，这时根据Fin=Fe冇(3—8—3)UH=veBb将(3-8-2)式代入(3-8-3)式得(3—8—4)式川〃月、b容易测量，但电子速度V*难测，为此将V#变成与【有关的参数。根据欧姆定理电流密度八"叫,n为载流子的浓度，得1=Jbdf叫bd,故有y="mb

4、d(3-8-5)将(3—8—5)式代入(3—8—4)式得令叫则冇d(3-8-6)式中，人円为霍耳系数，通常定义,称恳耳为灵敏度，这时式(3-8-6)可写为4=3—8-7〉2•根据毕奥一萨伐尔定律，载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平面垂直的直线)上某点(如图1所示)的磁感应强度为：三、实验仪器：FB511霍尔法亥姆霍兹线圈磁场测定仪一套四、实验内容和步骤:1・开机后应预热10分钟，再进行测量；2.调整两线圈位置，使两线圈共轴且轴线与台血中心横刻线重合，两线圈距离为R=10.00cm（线圈半径）,左端在0处，右端在10cm（R）处；即组成一个亥姆霍兹线圈。3,

5、测量亥姆霍兹线圈中01线圈的磁感应强度沿轴线的分布（B1〜x）：按图接线，只给单线圈O1通电，旋转电流调节旋纽，令电流I为200mAo把传感器探头从一侧沿OX轴移动，每移动1.00cm测一磁感应强度B1,测出一系列与坐标x对应的磁感应强度B1。4•测量02线圈磁感应强度沿轴线的分布（B2~x）：只给单线圈02通电，旋转电流调节旋纽，令电流I为200mA。以上述同样的测量方法，测出一系列B2〜x数据。5•测量亥姆崔兹线圈磁感应强度沿轴线的分布B1+2〜x,并验证磁场迭加原理两个线圈串联，间隔调整至10cm,同时通电流I=200mA,测量其轴线上磁感应强度B1

6、+2，证明B1-2二B1+B2五、实验数据与处理:双线圈单线圈六、误差分析：1.相邻实验仪器之前磁场互相产生影响2.刻度尺顺坏或内凹导致读数误差3.大楼等建筑，地磁场的干扰八、附上原始数据: