亥姆赫兹线圈磁场VIP专享

实验原理 1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场 （1） 载流圆线圈磁场 一半径为Ｒ，通以电流Ｉ的圆线圈，轴线上磁场的公式为 （1-1） 式中为圆线圈的匝数，为轴上某一点到圆心O 的距离。 它的磁场分布图如图 1-1所示。 （2）亥姆霍兹线圈 所谓亥姆霍兹线圈为两个相同线圈彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流Ｉ，理论计算证明：线圈间距a等于线圈半径R时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，如图 1-2所示。 23222002/)XR(IRNB0NX,/1 0470mH 2．霍尔效应法测磁场 （1）霍尔效应法测量原理 将通有电流I的导体置于磁场中，则在垂直于电流I和磁场B方向上将产生一个附加电位差，这一现象是霍尔于1879年首先发现，故称霍尔效应。电位差称为霍尔电压。 如图3-1所示N型半导体，若在MN两端加上电压U，则有电流I沿X轴方向流动（有速度为V运动的电子），此时在Z轴方向加以强度为B的磁场后，运动着的电子受洛伦兹力FB的作用而偏移、聚集在S平面；同时随着电子的向S平面（下平面）偏移和聚集，在P平面（上平面）出现等量的正电荷，结果在上下平面之间形成一个电场（此电场称之为霍尔电场）。这个电场反过来阻止电子继续向下偏移。当电子受到的洛伦兹力和霍尔电场的反作用力这二种达到平衡时，就不能向下偏移。此时在上下平面（S、P平面）间形成一个稳定的电压（霍尔电压）。 （2）霍尔系数、霍尔灵敏度、霍尔电压 设材料的长度为l，宽为b，厚为d，载流子浓度为n，载流子速度v，则HUHEHU与通过材料的电流I有如下关系： I=nevbd 霍尔电压 UH=IB/ned=RHIB/d=KHIB 式中霍尔系数RH=1/ne，单位为m3/c；霍尔灵敏度KH=RH/d，单位为mV/mA 由此可见，使I为常数时，有UH= KHIB =k0B，通过测量霍尔电压UH，就可计算出未知磁场强度B。 本实验使用的仪器用集成霍尔元件，已经与显示模块联调，直接显示磁场强度。 实验仪器 亥姆霍兹实验仪由二部分组成。它们分别为励磁线圈架部分（见图〈一〉）和磁场测量仪器部分（见图〈二〉）。 图〈二〉 4501A型亥姆霍兹线圈磁场实验仪面板 亥姆霍兹线圈架： 二个励磁线圈：线圈有效半径 105mm 线圈匝数 500匝 二线圈中心间距 105mm 测量磁场传感器： 4501A使用霍尔元件测量磁场。 移 动 装 置：横向可移动距离 150mm，纵向可移动距离 50mm 距离分辨力 0.5mm 实验内容 1. 测量圆电流线圈轴线上磁场的分布 接好电路。调节磁场实验仪的输...