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FB520型三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪说明书

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用集成霍尔元件测定亥姆霍兹线圈磁场 (FB520型三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪) 实 验 讲 义 杭州精科仪器有限公司 1 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,本实验介绍霍尔效应法测磁场的方法,它具有测量原理简单,测量方法简便及测试灵敏度较高等优点。 【实验目的】 1.了解用霍尔效应法测量磁场的原理,掌握520FB型三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪的使用方法。 2.了解载流圆线圈的轴向磁场和径向磁场分布情况。 3.测量载流圆线圈和亥姆霍兹线圈的轴线上的磁场分布。 4.当两平行线圈的间距改变为R2d2/Rd和时 ,测定其轴线上的磁场分布。 【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 根据毕奥-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: 2/322200)XR(2RINB ( 1) 式中0N 为圆线圈的匝数,X 为轴上某一点到圆心O 的距离,,m/H10470 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 2 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Rd )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)附近较大范围内是均匀的,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,出现一个平台,这说明该处是匀强磁场。 根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一致的电流时,两线圈形成的磁场方向也一致,两线圈之间就形成均匀磁场,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,则其间的磁场可以互相抵消为零。 由理论计算可知,如果Z 是亥姆霍兹线圈中心轴线上离中心O 点的距离,则该点的磁感应强度: 2322232220Z2RRZ2RRRIN21B ( 2) 由该公式推论,当0Z 时,即...

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