亥姆霍兹线圈磁场测定实验报告.docx

亥姆霍兹线圈磁场测定实验报告.docx开放性实验实验报告
亥姆霍兹线圈磁场测定
姓名 学号 班级
亥姆霍兹线圈是一对相同的、共轴的、彼此平行的各有N匝的圆环电流。当它们 的间距正好等于英圆环半径/?时，称这对圆线圈为亥姆霍兹线圈。在亥姆霍兹线圈的两 个圆电流之间的磁场比较均匀。在生产和科研中经常要把样品放在均匀磁场中作测试， 利用亥姆霍兹线圈是获得一种均匀磁场的比较方便的方法。
一、 实验目的
熟悉霍尔效应法测量磁场的原理。
学会亥姆霍兹磁场实验仪的使用方法。
测量圆线圈和亥姆霍兹线圈上的磁场分布，并验证磁场的叠加原理
二、 实验原理
同学们注意，，不要太多，有了重点就可以了。

图3—8—1霍尔效应原理
如图3—8-，• 侧面各焊有一个电极1、2、3、、 流密度为J■则电F将沿负J方向以速度叫运动，此电F将受到垂血方向碗场B的洛仑兹力 瓦=0V,S作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过址的负电荷，2侧积累过址的正电荷。因此在
亠 1 1
薄片中产生了由2侧指向1侧的电场丑耳，该电场对电子的作用力传反向， ，1、2两侧面将建工起稳定的电“耳■此种效应为霍尔效应， 由此而产生的电压卩耳叫霍尔电压，］、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并就示岀來
如果半导休中电流I是稳定而均匀的，则电流密度J的大小为
J =—
bd
(3-8-1)
式中b为矩形导体的宽.
。
如果半导体所在范用内，

曰b
(3-8—2)
，随着电荷积累的
増加，霍耳电场的电场力也增大，、"
^Fc有
= eEH
(3-8-3)
将(3—8—2)式代入(3—8—3)式得
(3-8-4)
式中 5、占容易测虽，。根据欧姆定理电 流密度’=怦 r为载流子的浓度，得'=血=nev€bd .故有
p 二
"(3 8 5)
将(3-8-5)式代入(3-8-4)式得
1 IB
5=嗨
d (3-8-6)
式中，为?i；耳系数，通常定义,称疋用为灵敏度，这时式(3-8-6)可写
为
Ug 二疋押 (3-& -7)
2•根据毕奥一萨伐尔左律，载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平而垂直的直线)
上某点(如图1所示)的磁感应强度为:
图1 图2
式中“°为真空磁导率，R为线圈的平均半径，x为圆心到该点P的距离，N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禺为：
B古NJ ⑵
亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈(如图2所示)，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，设X为亥姆霍兹线