大物实验报告-亥姆霍兹

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1、南昌大学物理实验报告大学物理实验亥姆霍兹实验课程名称:实验名称:学院：机电工程学院专业班级:车辆152学生姓名:学号:5902415057实验地点：基础实验大楼座位号:20一、实验目的：1•学习和掌握霍尔效应原理测■磁场的方法。Z测■载流圆线圈和亥姆霍兹线圈的轴线上的磁场分布。二、实验原理：1.载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场：(1)载流圆线圈：根据比奥一萨伐尔定律，载流圆线圈在轴线上某点的磁感应强度B为5712依2+用2)「式中冲=4兀hFh/ui为真空磁导率，&为线圈的平均半径，M为圆线圈匝数，I为通过线圈的电流,X为轴线上某一点到圆心0的距离，因此他在轴线上磁场分布

2、图如图25-1所示。(2)亥姆霍兹线圈：所谓亥姆霍兹线圈是2个相同的圆线圈，彼此平行且共轴，通以同方向的电流T,理论计算证明：当线圈间距a等于线圈半径R时，2线圈合磁场在轴线上附近佼大范阖内是均匀的，如图25-2所示，这种均匀磁场在工程运用和科学实验中应用十分广泛。AB图25・1载流圆线圈磁场分布图25・2亥姆霍兹线圈磁场分布1.崔尔效应法测磁场：将通有电流I的导体至于磁场屮，则在垂直于电流I和磁场B方向上将产生一个附加电势差，这一现象是霍尔于1879年首先发现的，故而称霍尔效应，电势差Uh称为霍尔电压。】=其中，材料宽b,厚d,载流子浓度n,载流子速度v,通过材料电流

3、I。霍尔电压：错误!未找到引用源。；其中，霍尔系数Rh，霍尔灵敏度Kh。本实验使用霍尔效应法测磁场，并且本实验使用的仪器用集成霍尔元件，已经于显示模块联调，直接显示磁场强度。三、实验仪器:亥姆霍兹线圈实验仪四、实验内容和步骤：1.测量圆电流线圈轴线上磁场的分布(1)仪器使用前，请先开机预热5min接好电路，并调零。(2)调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值I=200mA,以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔10.0mm测一个Bm值，测量过程中注意保持励磁电流值不变，记录数据并做出磁场分布曲线图。2.测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布(1)关掉电源，把磁场实验仪的2组线圈

4、串联起来，接到磁场测试仪的输出端钮，调零。(2)调节磁场测试仪的输出功率，使励磁电流有效值仍然为I=200mAo以2哥圆线圈轴线上的中心点为坐标原点，每隔10.0mm测一个乩值，记录数据并做出磁场分布曲线图。五、实验数据与处理:载流圆线圈刻度(mm)1101009080706050实测(mt)0.3730.4110.4560.4980.5290.5490.554理论(mt)0.4060.4550.5010.5430.5750.5940.591亥lj度(mm)403020100-1053实测(ml)0.5480.5280.4950.4570.4130.3700.556理论

5、(mt)0.5850.5570.5190.4740.4250.3770.598亥姆霍兹线圈刻度(mm)-110-100-90-80-70-60-50实测(mt)0.4900.5450.6100.6620.7140.7540.787刻度(mm)-40-30-20-1001020实测(mt)0.8100.8190.8250.8260.8260.8250.824刻度(mm)30405060708090实测(mt)0.8170.8060.7810.7520.7060.6590.593刻度(mm)100110实测(mt)0.5300.481六、误差分析：1.温度变化导致绕组阻抗变

6、化导致的电流不稳定2.坏境干扰磁场，导致试验误差。七、思考题：1•单线圈轴线上磁场的分布规律如何？亥姆霍兹线圈是怎样组成的？其基本条件有哪些？他的磁场分布特点又怎样？答：磁场方向垂直于线圈平面，方向由右手螺旋定则判断。亥姆霍兹线圈为两个相同线圈彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流I。磁场分布特点是：在内部产生均匀度较高的磁场，一般长螺线管的均匀度要优于亥姆崔线圈，但对两者都可以加补偿线圈来得到很高的均匀度。2•分析用霍尔效应测量磁场时，当流过线圈的电流为零时，显示的磁场值不为零？答：因为所测磁场不是匀强磁场，磁场变化会引起感应电动势，因此有了数据，而霍尔效应利用霍尔元

7、件，通过测量电压来测量磁场值，所以不为零。1.分析圆电流磁场分布的理论值和实验值的误差产生原因？答;测量设备，环境因素都有可能使理论值和实验值Z间产生误差。八、附上原始数据：