亥姆霍兹线圈磁场 一.实验目的 1. 掌握霍尔效应原理测量磁场； 2. 测量单匝载流原线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。 二.实验原理 1. 本试验使用霍尔效应法测磁场，并且本试验使用的仪器有集成霍尔元件，已经与显示模块联调，直接显示磁场强度。 1.1.霍尔效应法测量原理 如图（1），有电流沿 X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，同时随着电子向 S平面偏移和聚集在平面 P平面出现等量的正电荷，结果在上下平面形成一个电场 EH当电子受到洛伦兹力和霍尔电场的反作用这两种力达到平衡时就不能向下偏移，此时在 S，P平面间形成一个稳定的电压 UH 设材料的长度为 l,宽为 b，厚为 d，载流子速度 v，则与通过材料的电流 I有如下关系： I=nevbd 霍尔电压 UH=IB/ned=KHＩＢ 由此可见，使Ｉ为常数时，有 UH= KHＩＢ＝ＫｏＢ，通过测量霍尔电压ＵＨ，就可以算出未知磁场强度Ｂ。 ２．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 根据毕奥－赛伐尔定律：2322201X2RINRB （１） 式中，Ｎｏ为圆线圈的匝数。Ｘ为轴上一点到圆心Ｏ的距离， ｏ＝４π ×１０－７Ｈ／ｍ，称为真空磁导率，因此它的轴线上磁场分布图如图（２）。 ３．亥姆霍兹线圈 亥姆霍兹线圈为两个相同彼此平行且共轴，使线圈上同方向电流Ｉ，理论计算证明：线圈间距ａ等于线圈半径时，两线圈合磁场在轴上附近较大范围内是均匀的如图３Ｙ Ｘ Ｂ Ｘ 图２．单个圆环线圈磁场分布 三.实验内容 １．测量载流圆线圈轴线上磁场的分布 （１）．仪器使用前，请先开机预热１０ｍｉｎ接好电路，调零； （２）．调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为Ｉ＝２００ｍＡ和３００ｍＡ，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔１０．０ｍｍ测一个Ｂ值，测量过程中注意保持励磁电流值不变，记录数据并作出磁场分布曲线图。 ２．测量亥姆霍兹线圈轴上磁场分布 （１）．关掉电源，把磁场实验仪的两组线圈串联起来（注意极性不要接反），接到磁场测试仪的输出端钮，调零。 （２）．调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为Ｉ＝２００ｍＡ和３００ｍＡ，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔１０．０ｍｍ测一个Ｂ值，测量过程中注意保持励磁电流值不变，记录数据并作出磁场分布曲线图。 四．数据处理与分析 １．圆电流线圈轴线上磁场分布的测量数据记录 一半径为Ｒ...
