亥姆霍兹线圈测磁场.ppt

【实验原理】
一、圆线圈
载流圆线圈在轴线(通过圆心并与线圈平面垂直的直线)上磁场情况如图。根据毕奥萨伐尔定律,轴线上某点的磁感应强度B为
B(x)
x
O
而圆心处的磁感应强度为
二、亥姆霍兹线圈
亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈,每一线圈N匝,两线圈内的电流方向一致,大小相同,线圈之间距离d正好等于圆形线圈的平均半径。
B(x)
x
O
设x为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O处的距离,则亥姆霍兹线圈轴线上任一点的磁感应强度大小B′为
而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O处磁感应强度大小Bo′为
三、双线圈
若线圈间距d不等于。设x为双线圈中轴线上某点离中心点O处的距离,则双线圈轴线上任一点的磁感应强度大小B〞为
四、霍尔效应、霍尔传感器
1. 霍尔效应
υd
Fe
Fm
I
d
UH
把一块宽为b,厚为d的导电板放在磁感应强度为B的磁场中,并在导电板中通以纵向电流I ,此时在板的横向两侧面A、A′,之间就呈现出一定的电势差,这一现象称为霍尔效应,所产生的电势差UH称霍尔电压。
RH称为霍尔系数
2. 霍尔传感器
并且传感器的工作电流已设定为标准工作电流(定值)。即KHI=K(常数)
UH=KB
所以由UH值可得出B的示值。
【实验仪器】
一、实验平台
二、高灵敏度毫特计
三、数字式直流稳流电源
1、毫特斯拉计
2、电流表
3、直流电流源
4、电流调节旋钮
5、调零旋钮
6、传感器插头
7、固定架
8、霍尔传感器
9、大理石
10、线圈
A、B、C、D为接线柱
【实验内容】
一、测量前准备
1. 连接电路,接通电源,开机预热10分钟以上。
2. 用铝尺和钢板尺调整两线圈位置,使两线圈共轴且轴线与台面中心横刻线重合,两线圈距离为R=(线圈半径),即组成一个亥姆霍兹线圈.
3. 熟悉传感器的放置方法。
二、单线圈轴线上各点磁感应强度的测量
1. 单线圈a轴线上各点的磁感应强度Ba
按图接线(直流稳流电源中数字电流表已串接在电源的一个输出端),只给单线圈a通电,旋转电流调节旋纽,令电流I为100mA。取台面中心为坐标原点O,通过O的横刻线为OX轴。把传感器探头从一侧沿OX轴移动,,测出一系列与坐标x对应的磁感应强度Ba .测量区域为10cm—+10cm。
实验中,应注意毫特计探头沿线圈轴线移动,每测量一个数据,必须先在直流电流输出电路断开时(I=0)调零后,才测量和记录数据。
2. 单线圈b轴线上各点的磁感应强度Bb
只给单线圈b通电,旋转电流调节旋纽,令电流I为100mA。以上述同样的测量方法,测出一系列X—Bb数据。测量区域为-10cm—+10cm。
3. 在轴线上某点转动毫特计探头,观察一下该点磁感应强度的方向:转动探头观测毫特计的读数值,读数最大时传感器法线方向,即是该点磁感应强度方向。
三、双线圈轴线上各点磁感应强度测量
1. 令两线圈串连,流过的电流方向一致(红黑接线柱交错相接),组成亥姆霍兹线圈。然后,旋转电流调节旋纽,在同样电流I=100mA条件下,测轴线上各点的磁感应强度BR值测量方法同上。得出的一系列X-BR数据。测量区域为-10cm—+10cm。
2. 分别把双线圈间距离调整为d=R/2和d=2R并测量在电流为I=100mA时轴线上各点磁感应强度值。测量方法同上。并将得出的X- 、X-B2R数据。测量区域为-10cm—+10cm。