3-9集成霍爾傳感器測量圓線圈磁場

1、物理實驗報告物理實驗報告年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：組別：一、實驗名稱一、實驗名稱：集成霍爾傳感器測量圓線圈和亥姆霍茲線圈的磁場二、實驗?zāi)康亩嶒災(zāi)康模赫莆沼眉苫魻杺鞲衅鳒y量磁場的方法，用實驗驗證磁場疊加原理。三、實驗器材三、實驗器材：亥姆霍茲線圈磁場測定儀，包括圓線圈和亥姆霍茲線圈平臺（包括兩個圓線圈、固定夾、不銹鋼直尺等）、高靈敏度毫特計和數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源。四、實驗原理四、實驗原理：1.圓線圈的磁場根據(jù)畢奧—薩伐爾定律，載流線圈在軸

2、線上某點的磁感應(yīng)強度為：NIxRRB232220)(2???式中I為通過線圈的電流強度，為線圈平均半徑，x為圓心到該點的距離，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)強度為0?710???NIRB20??2.亥姆霍茲線圈的磁場亥姆霍茲線圈：兩個半徑和匝數(shù)完全相同的線圈，其軸向距離等于線圈的半徑。這種線圈的特點是當線圈串聯(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，因而成為磁測量等物理實驗

3、的重要組成部件，與永久磁鐵相比，亥姆霍茲線圈所產(chǎn)生的磁場在一定范圍內(nèi)具有一定的均勻性，且產(chǎn)生的磁場具有一定的可調(diào)性，可以產(chǎn)生極微弱的磁場直至數(shù)百高斯的磁場，同時在不通電的情況下不會產(chǎn)生環(huán)境磁場。亥姆霍茲線圈如圖所示，是一對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離中心點O處的距離，根據(jù)畢奧—薩伐爾定律及磁場疊加原理可以從理論上計算出亥姆霍茲線圈軸

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

5、。2R2RRRB六、數(shù)據(jù)采集：六、數(shù)據(jù)采集：1.單線圈軸線上磁場感應(yīng)強度位置cm9876543210123456789測量值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)強度位置cm9876543210123456789單線圈磁場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