亥姆霍兹线圈磁场实验指导书.doc

亥姆霍兹线圈磁场实验指导书亥姆霍兹线圈磁场的测量实验指导书淮阴工学院物理实验中心2014年9月如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴,通以同方向电流,当线圈间距等于线圈半径时,两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的。故在生产和科研中有较大的实用价值,也常用于弱磁场的计量标准。这对线圈称为亥姆霍兹线圈。【实验目的】观察亥姆霍兹线圈中间磁场的均匀性,验证磁场叠加原理;了解一种得到均匀磁场的实验室方法。【实验仪器】FD-HM-I亥姆霍兹线圈磁场测定仪,型集成霍耳传感器,导线。FD-HM-I亥姆霍兹线圈磁场测定仪简图如下:图11、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、霍耳传感器9、大理石10、线圈注:A、B、C、D为接线柱型集成霍耳传感器就是一种高灵敏度的优质磁场传感器,它的体积小(面积,厚),其内部具有放大器和剩余电压补偿电路,采用此集成霍耳传感器(配直流数字电压表)制成的高灵敏度毫特计,可以准确测量的磁感应强度,其分辨率可达。因此,用它探测载流线圈及亥姆霍兹线圈的磁场,准确度比用探测线圈高得多。用高灵敏度集成霍耳传感器测量弱交、直流磁场的方法已在科研与工业中广泛应用。【实验原理】—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)上某点的磁感应强度为:(1)式中为真空磁导率,为线圈的平均半径,为圆心到该点的距离,为线圈匝数,为通过线圈的电流强度。因此,圆心处的磁感应强度为:(2)轴线外的磁场分布计算公式较为复杂,这里简略。,两线圈内的电流方向一致,大小相同,线圈之间的距离正好等于圆形线圈的半径。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区,所以在生产和科研中有较大的使用价值,也常用于弱磁场的计量标准。设为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点处的距离,则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为:(3)而在亥姆霍兹线圈上中心处的磁感应强度为:(4)【实验内容】,开机后应预热分钟;,单线圈轴线上各点磁感应强度,每隔测一个数据。实验中,随时观察毫特斯拉计探头是否沿线圈轴线移动。每测量一个数据,必须先在直流电源输出电路断开调零后,才测量和记录数据;,观察一下该点磁感应强度的方向;,这时,组成一个亥姆霍兹线圈;,分别测量两线圈单独通电时,轴线上各点的磁感应强度值和,然后测亥姆霍兹线圈在通同样电流,在轴线上的磁感应强度值,证明在轴线上的点,即证明磁场迭加原理;,测量在电流为轴线上各点的磁感应强度值;、时,亥姆霍兹线圈轴线上磁感应强度与位置之间关系图,即图。【注意事项】,灵敏度高,因而地磁场对实验影响不可忽略,移动探头测量时须注意零点变化,可以通过不断调零以消除此影响;