磁场分布测量实验讲义.docxVIP

磁场分布测量 实 验 讲 义沈阳城市高校 物理教学中心 . 95A集成霍尔传感器: 线性测量范围：一67mT?+67mT,工作电压DC4.5?5.5V。 灵敏度：(31.3±1.3)V/T,线性误差1%,温度误差＜0.06%/℃.微特斯拉计显示精度：±2灯，区分率：IpiT .电流表显示精度：±2mA.仪器的工作环境：大气压强为：86?106kPa,环境温度：。?4CTC,相对湿度： 25 ?80%9.形状尺寸(长X宽X高)： FB520型三维亥姆霍兹线圈磁场试验仪：320x260 x120mmFB520型三维亥姆霍兹线圈磁场试验仪测试架：800x275x270mm 三.仪器结构： 仪器由FB520型三维亥姆霍兹线圈磁场试验仪和测试架两局部组成。参见图4、图5 oFB520型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场试验仪： (1)由连续可调式直流励磁恒流源，用数字式电流表指示励磁电流，用钮子式双刀双掷开 关转变励磁电流的方向。 (2)供应95A型集成霍尔传感器工作电源，接收传感器信号加以放大处理，对地磁场及环 境杂散磁场补偿调零电位器。把测量的磁感应强度直接用数显表显示微特斯拉数值。 FB520型磁场试验测试架： (1)两只圆电流线圈，右边一只固定，左边一只可移动，线圈移动导轨及位置标志；(2) 95A型集成霍尔传感器固定支架，可轴向调整、径向水平调整和径向垂直调整装置。 (3)刻度标尺，接线端钮等。 四.使用说明： FB520型三维亥姆霍兹线圈磁场试验仪的正确使用： .由于每个95A型集成霍尔传感器的灵敏度存在差异，为了保证磁感应强度的精确 性，必需认准配套编号把FB520型亥姆霍兹线圈磁场试验仪和对应的FB520型测试架两 局部用专用连接导线正确连接起来，并把仪器位置固定摆放在试验平台上，将磁场试验仪 接入AC 220V 50Hz电源，闭合电源开关。 .在励磁电流等于零的条件下，通过补偿电位器，对微特斯拉计进行补偿调零(消退地 磁场及四周杂散磁场的影响)。在试验过程中测试架位置要保持不变，假设有变动，微特斯 拉计要重新进行补偿调零。 .松开测试架上线圈(2)的固定螺栓，按试验要求移动到规定的位置，原那么是使测量数 据能作出以Y轴基本对称的磁感应强度的分布曲线，以便讨论分析磁场分布规律。 .调整励磁电流至试验需要值例如I = 400mA,按试验讲义的步骤，逐点测定磁感应强 度的数值。 .霍尔传感器的轴向移动（X坐标）、径向水平移动（Y坐标）、径向垂直移动（Z坐标） 只要通过用手推动相应移动装置即可。 .试验室中磁场试验仪较多，为避开相互影响，应留意不要相互靠得太近。 用集成霍尔元件测定载流圆线圈与亥姆霍兹线圈磁场 在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量，测量磁场的方法有不少，如冲击电流 计法、霍耳效应法、核磁共振法、天平法、电磁感应法等等，本试验介绍霍尔效应法测磁 场的方法，它具有测量原理简洁，测量方法简便及测试灵敏度较高等优点。 【试验目的】.学习测量载流圆线圈的磁场分布。 .了解亥姆霍兹线圈磁场分布的特点。 .验证矢量迭加原理。 【试验原理】1.载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场 （1）载流圆线圈磁场 依据毕奥-萨伐尔定律一半径为R,通以直流电流I的圆线圈，其轴线上离圆线圈中 心距离为X米处的磁感应强度的表达式为： 一 （1） 2（R2+X2）3/2 式中No为圆线圈的匝数，X为轴上某一点到圆心O的距离，|li0 =4kx10-7H/m, 磁场的分布图如图1所示，是一条单峰的关于Y轴对称的曲线。 （2）亥姆霍兹线圈 两个完全相同的圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流I,线圈间距等于线圈半径（即 d = R）时，从磁感应强度分布曲线可以看出，（理论计算也可以证明）：两线圈合磁场在 中心轴线上（两线圈圆心连线）四周较大范围内是匀称的，这样的一对线圈称为亥姆霍兹 线圈，如图2所示。从分布曲线可以看出，在两线圈中心连线一段，消失一个平台，这说 明该处是匀强磁场。 依据霍尔效应可以知道，当霍尔探头放入磁场中时，由于运动电荷受到洛伦兹力作 用，电流方向会发生偏离，在某两个端面之间产生的电势差，通过电势差的大小就可以测 量磁场的大小。当亥姆霍兹线圈两线圈通有方向全都的电流时，两线圈形成的磁场方向也 全都，两线圈之间就形成匀称磁场，霍尔探头在该区域运动时其测量的数值几乎不变。当 然两线圈通上相反方向电流，那么其间的磁场可以相互抵消为零。 【试验仪器】FB520型三维亥姆霍兹线圈磁场试验仪- 一.FB520三维线圈磁场试验信号源 仪器背部为FB520沟通电源插座和电源开关，以及配FB520三维亥姆霍兹线圈磁场 试验仪测试架的专用插座。仪器主机见图4 图4 FB520型三维亥姆霍装线圈磁场实验仪实物照片 .励磁电流如输出：直流。?0.500A恒流输出连续可调，