磁场分布测量报告.docVIP

沈阳城市学院 物理实验报告 实验题目磁场分布测量 姓 名 学 号 专业班级 实验室号 实验成绩 指导教师 实验时间 年 月 日 物理实验室制 实验目的 1.学习测量载流圆线圈的磁场分布。 2.了解亥姆霍兹线圈磁场分布的特点。 3.验证矢量迭加原理。 实验仪器 名称 型号 三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪 FB520型 请认真填写 实验原理（注意：原理图、测试公式） 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，通以直流电流的圆线圈，其轴线上离圆线圈中心距离为米处的磁感应强度的表达式为: （1） 式中为圆线圈的匝数，为轴上某一点到圆心的距离， 磁场的分布图如图1所示，是一条单峰的关于轴对称的曲线。 （2）亥姆霍兹线圈 两个完全相同的圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，线圈间距等于线圈半径(即)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。 实验内容及步骤 1.用连接线将励磁电流 输出端连接到圆线圈1，霍尔传感器探头的信号线连接到测试架后面板的专用四芯插座。 2.开机,在线圈磁场强度等于零的条件下，把特斯拉计调零，这样特斯拉计就校准好了 3.调节励磁电流I=500mA ，把开光调到0极，调节电压为零，把开关调到+极，移动X方向导轨滑块,以10mm 为间隔距离测量单个线圈通电时轴线上从15到-15各点的磁感应强度，将数据记下 4.把开关调到0，调节电压为零，再把开关开到负极，测量单个线圈通电时轴线上从15到-15各点的磁感应强度，将数据记下 5.同理测量线圈2和线圈1加线圈2 实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表） 表一 载流圆线圈(1)轴线上磁场分布的数据记录(设亥姆霍兹线圈中间为坐标原点) 轴向坐标X（m） 磁感应强度B实（uT） 平均值B1 距圆线（1）中心距离（m） 理论值 百分误差 +Im -Im 0.15 4 6 -426 436 0.1 444.06 -1.82% 0.14 518 -497 507.5 0.09 515.79 -1.61% 0.13 603 -581 592 0.08 598.03 -1.01% 0.12 693 -676 684.5 0.07 690.57 -0.88% 0.11 795 -772 783.5 0.06 791.92 -1.06% 0.1 904 -886 895 0.05 898.72 -0.41% 0.09 1014 -994 1004 0.04 1005.32 -0.13% 0.08 1115 -1097 1106 0.03 1103.70 0.21% 0.07 1197 -1175 1186 0.02 1184.24 0.15% 0.06 1255 -1238 1246.5 0.01 1237.39 0.74% 0.05 1277 -1259 1268 0 1256.00 0.96% 0.04 1258 -1241 1249.5 -0.01 1237.39 0.98% 0.03 1205 -1187 1196 -0.02 1184.24 0.99% 0.02 1120 -1100 1110 -0.03 1103.70 0.57% 0.01 1025 -999 1012 -0.04 1005.32 0.66% 0 912 -889 900.5 -0.05 898.72 0.20% -0.01 810 -782 796 -0.06 791.92 0.52% -0.02 708 -680 694 -0.07 690.57 0.50% -0.03 611 -588 599.5 -0.08 598.03 0.25% -0.04 530 -509 519.5 -0.09 515.79 0.72% -0.05 457 -438 447.5 -0.1 444.06 0.77