亥姆赫兹大物实验报告.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑亥姆赫兹大物实验报告 课程名称： 大学物理测验 测验名称： 亥姆霍兹线圈 学院： 学院 专业班级： 学生姓名：学号： - 测验地点： 座位号： 测验时间： 一． 测验工程名称 亥姆霍兹线圈磁场 二． 测验目的 1. 学习和掌管霍尔效应原理测量磁场的方法 2. 测量载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布 三． 测验原理 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 B??0N0IR22(R2?X2)3/2 （1-1） 式中N0为圆线圈的匝数，X为轴上某一点到圆心O的距离 ?0?4??10?7H/m, 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一致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）邻近较大范围内是平匀的，如图1-2所示。

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，那么在垂直于电流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年首先察觉，故称霍尔效应电位差UH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，那么有电流I沿X轴方向滚动（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）展现等量的正电荷，结果在上下平面之间形成一个电场EH（此电场称之为霍尔电场）这个电场反过来阻拦电子持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成平衡时，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UH（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，那么与通过材料的电流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。

本测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 四． 测验仪器 亥姆霍兹测验仪由二片面组成它们分别为励磁线圈架片面（见图〈一〉）和磁场测量仪器片面（见图〈二〉） 1.亥姆霍兹线圈架： 2.二个励磁线圈：线圈有效半径 105mm 3.线圈匝数 500匝 4.二线圈中心间距 105mm 五． 测验内容及步骤 1. 测量圆电流线圈轴线上磁场的分布 （1） 仪器使用前，请先开机预热5 min接好电 路，调零 （2） 调理磁场测验仪的输出功率，使励磁电流有效值为I=200 mA，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔10.0 mm测一个Bm值，测量过程中留神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线上磁场的分布 （1） 关闭电源，把磁场试验仪的两组线圈串联起来（留神极性不要接反），接到磁场测试仪的输出端钮，调零 （2） 调理磁场测试仪的输出功率，使励磁电流有效值仍为I=200 mA以两个线圈轴线上的中心点为坐标原点，每隔10.0 mm测一个Bm值，记录数据并作出磁场分布曲线图。

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