3-9集成霍爾傳感器測(cè)量圓線圈磁場(chǎng)

1、物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：組別：一、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)一、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：集成霍爾傳感器測(cè)量圓線圈和亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆沼眉苫魻杺鞲衅鳒y(cè)量磁場(chǎng)的方法，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證磁場(chǎng)疊加原理。三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材：亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)測(cè)定儀，包括圓線圈和亥姆霍茲線圈平臺(tái)（包括兩個(gè)圓線圈、固定夾、不銹鋼直尺等）、高靈敏度毫特計(jì)和數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源。四、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)原理：1.圓線圈的磁場(chǎng)根據(jù)畢奧—薩伐爾定律，載流線圈在軸

2、線上某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：NIxRRB232220)(2???式中I為通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度，為線圈平均半徑，x為圓心到該點(diǎn)的距離，N為R線圈的匝數(shù)，=4TmA為真空磁導(dǎo)率。因此，圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0?710???NIRB20??2.亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)亥姆霍茲線圈：兩個(gè)半徑和匝數(shù)完全相同的線圈，其軸向距離等于線圈的半徑。這種線圈的特點(diǎn)是當(dāng)線圈串聯(lián)連接并通以穩(wěn)定的直流電后，就可在線圈中心區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較為均勻性較好的磁場(chǎng)，因而成為磁測(cè)量等物理實(shí)驗(yàn)

3、的重要組成部件，與永久磁鐵相比，亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在一定范圍內(nèi)具有一定的均勻性，且產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有一定的可調(diào)性，可以產(chǎn)生極微弱的磁場(chǎng)直至數(shù)百高斯的磁場(chǎng)，同時(shí)在不通電的情況下不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境磁場(chǎng)。亥姆霍茲線圈如圖所示，是一對(duì)彼此平行且連通的共軸圓形線圈，兩線圈內(nèi)電流方向一致，大小相同，線圈之間距離d正好等于圓形線圈的半徑R。設(shè)z為亥姆霍茲線圈中軸線上某點(diǎn)離中心點(diǎn)O處的距離，根據(jù)畢奧—薩伐爾定律及磁場(chǎng)疊加原理可以從理論上計(jì)算出亥姆霍茲線圈軸

4、上任意一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為?????????????????]z2([]z2([212322232220））RRRRRINB?而在亥姆霍茲線圈上中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0BRINB???023058?當(dāng)線圈通有某一電流時(shí)，兩線圈磁場(chǎng)合成如圖可看出，兩線圈之間軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度在相當(dāng)大的范圍內(nèi)是均勻的。3.測(cè)量亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)的方法——霍爾效應(yīng)法直接測(cè)量，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，適用于弱磁場(chǎng)和非均勻磁場(chǎng)的測(cè)量，霍爾探頭經(jīng)定標(biāo)后可直接顯示磁感應(yīng)強(qiáng)度值

5、。2R2RRRB六、數(shù)據(jù)采集：六、數(shù)據(jù)采集：1.單線圈軸線上磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度位置cm9876543210123456789測(cè)量值mT0.1430.1690.1900.2150.2470.2620.2940.3120.3290.3350.3280.3110.2900.2630.2360.2090.1830.1600.143理論值mT0.1290.1490.1730.1980.2250.2510.2760.2960.3100.3140.3090

6、.2960.2760.2510.2250.1980.1730.1490.129百分誤差10.8%13.0%10.0%8.3%9.9%4.2%6.5%5.3%6.3%6.6%6.0%5.0%5.0%4.6%5.0%5.5%6.0%7.0%10.0%2.亥姆霍茲線圈軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度位置cm9876543210123456789單線圈磁場(chǎng)mTaB0.2620.2940.3120.3290.3350.3280.3110.2900.2630.23

7、60.2090.1830.1600.1430.1230.1100.1000.0860.076單線圈磁場(chǎng)mTbB0.0800.0880.1020.1150.1300.1470.1730.1950.2200.2460.2750.3010.3210.3330.3370.3300.3020.2900.266mTaBbB0.3420.3820.4140.4440.4650.4750.4840.4850.4830.4820.4840.4840.48

8、10.4760.4600.4400.4020.3760.317亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)BmT0.3290.3620.3970.4240.4440.4520.4600.4610.4600.4600.4610.4620.4580.4520.4410.4160.3870.3530.317七、操作后思考題七、操作后思考題4.如圖：0.10.090.080.070.060.050.040.030.020.0100.010.020.030.040.050