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大学物理实验报告之磁场描绘
大学物理实验——磁场描绘
试验人:王志强 学号:0908114045 组号:第15组
一、试验目的:
1、掌握霍尔效应原理测磁场;
2、测量单匝载流圆线和亥姆霍兹线圈上的磁场分布。
二、实验仪器:
(1)圆线圈和亥姆霍兹线圈实验平台,台面上有等距离1.0cm间隔的网格线;
(2)高灵敏度三位半数字毫特斯拉计、三位半数字电流表及直流稳流电源组合
仪一台;
(3)传感器探头是由2只配对的95A型集成霍耳传感器(传感器面积4mm×3mm
×2mm)与探头盒。(与台面接触面积为20mm×20mm)
(4)不锈钢直尺 (30cm)、铝合金靠尺
三、实验原理:
(1)根据毕奥—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:
µ ⋅ R2
B= 0 N⋅I
2 2 3/2
2(R + x ) (1)
µ0 R x N
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
B
I 0
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:
µ0
B = N⋅I
0
2R (2)
轴线外的磁场分布计算公式较为复杂,这里简略。
(2)亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈,两线圈内的电流方向
d R
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。
z O
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:
−3/2
1 ⎧⎡ R 2 ⎤ ⎡ R 2 ⎤⎫
′ 2 ⎪ 2 ⎛ ⎞ 2 ⎛ ⎞ ⎪
B = µ ⋅ N⋅I⋅ R R +⎜ + z⎟ + R + ⎜ − z⎟
0 ⎨⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎬
2 ⎪⎢ ⎝ 2 ⎠ ⎥ ⎢ ⎝ 2 ⎠ ⎥⎪
⎩⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎭ (3)
′
O B0
而在亥姆霍兹线圈上中心 处的磁感应强度 为:
′ 8 µ ⋅ N⋅I
B = 0
0 3/2
5 R (4)
四、实验内容:
载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上各点磁感应强度的测量。
1)按图1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,
测量电流 时,单线圈 轴线上各点磁感应强度B(a),每隔
I=100m
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