39集成霍尔传感器测量员线圈和亥姆霍兹线圈的磁场.docx

专业班次姓名日期
实验名称
集成霍尔传感器测量员线圈和亥姆霍兹线圈的磁场
实验目的
用霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场
掌握用集成霍尔传感器测量磁场的方法，用实验验证磁场叠加原理
实验器材
亥姆霍兹线圈磁场测定仪，包括圆线圈和亥姆霍兹线圈平台（包括两个圆线圈、固定夹、不锈钢直尺等）、高灵敏度毫特计和数字式直流稳压电源
实验原理
圆线圈的磁场
根据比奥萨法尔定律，载流线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点的磁感应强度为：

式中I为通过线圈的电流强度，为线圈平均半径，为圆心到该点的距离，为线圈的匝数，,为真空磁导率。因此，圆心处的磁感应强度为

亥姆霍兹线圈的磁场
亥姆霍兹线圈如图所示，是一对彼此平行且相通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d正好等于圆形线圈的半径R

设为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O处的距离，根据比奥萨法尔定律及磁场叠加原理可以从理论上计算出亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为

而在亥姆霍兹线圈上中心O处的磁感应强度为

当线圈通有某一电流时，两线圈磁场合成如图

从图可以看出，两线圈之间轴线上磁感应强度在相当大的范围内是均匀的
五、实验数据
1.单线圈轴线上磁感应强度
单线圈轴线上磁感应强度
位置/cm-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789测量值理论值百分误差2.亥姆霍兹线圈上轴线上磁感应强度
亥姆霍兹线圈上轴线上磁感应强度
位置/cm-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789单线圈磁场单线圈磁场亥姆霍兹线圈的磁场B两线圈间隔d=10cm
两线圈轴向间距d=5cm时的磁感应强度
位置/cm-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789单线圈磁场单线圈磁场两线圈产生的磁场B两线圈轴向间距d=20cm时的磁感应强度
位置/cm-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789单线圈磁场单线圈磁场两线圈产生的磁场B