实验八212《亥姆霍兹线圈磁场》实验报告

七、 思考题
①单线圈轴线上磁场的分布规律如何？亥姆霍兹线圈是怎样组成的？其基 本条件有哪些？它的磁场分布特点又是怎样的？ 答：单线圈轴线上磁场分布规律和亥姆霍兹线圈磁场分布见上文图例。亥 姆霍兹线圈由励磁线圈架部分和磁场测量仪部分组成， 基本条件是两个相同线圈 彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流 I。可得到理论计算证明：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）附近较大范围内 是均匀的。
2 2 R 2 R x 2
3
2
B0
8 5
3 2

0 NI R
式中：Ｎ＝500 匝，线圈有效半径为 105mm，I=200mA，两线圈中心间距为 105mm。亥姆霍兹线圈轴上磁场分布如下表所示。 下表中坐标值单位为 mm，实验 B 值与理论 B 值单位均为 mT。 偏差/mT 0.0039 0.0494 0.0547 0.0590 0.0601 0.0652 0.0599 0.0511 0.0437 0.0404 0.0401 0.0373 0.0304
B2
0 NR2 I
2 2 R 2 R x 2
3
2
合成磁感应强度：
2 2 R 2 R x 2 在坐标原点，磁感应强度为：
B B1 B2
0 NR 2 I
3
2

0 NR 2 I
九、参考文献
①《大学物理实验》第二版 方利广编
十、附上原始数据 （原始数据附于下一页）
0.428 0.454 0.511 0.569 0.628 0.681 0.729 0.767 0.790 0.807 0.816 0.820 0.826
可画出交叠图如图所示。
理论 B 值比实验 B 值略大一些。
六、 误差分析
实验作图与理论作图基本一致，但理论值比实验值略大，产生误差的原因： ①仪器本身的系统误差； ②读数时仪器数字跳跃不稳定的误差； ③地磁场，空间磁场以及建筑磁场引起的误差， ④亥姆霍兹线圈实验时并未调零，产生误差等等。

3
2
式中：Ｎ＝500 匝，线圈有效半径为 105mm，I=200mA，两线圈中心间距为 105mm。圆电流线圈轴上磁场分布如下表所示。 坐标值/mm -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 实验 B 值/mT 0.381 0.428 0.471 0.507 0.538 0.557 0.563 0.553 0.530 0.494 0.456 0.414 0.367 可画出交叠图如图所示。 理论 B 值/mT 0.3917 0.4404 0.4883 0.5320 0.5672 0.5903 0.5984 0.5903 0.5672 0.5320 0.4883 0.4404 0.3917 偏差/mT 0.0107 0.0124 0.0173 0.0250 0.0292 0.0333 0.0253 0.0373 0.0372 0.0380 0.0323 0.0264 0.0247
理论 B 值比实验 B 值略大一些。
2、亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布的测量数据记录（注意坐标原点设在两 个线圈圆心连线的的中心 O 处），在方格坐标纸上画出实验曲线。 当两线圈分别同以电流 I 时，产生的磁感应强度分别是：
B1
0 NR 2 I
2 2 R 2 R x 2 3 2
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。
三、 实验仪器
4501A 型亥姆霍兹线圈磁场实验仪
四、
实验步骤
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，以圆电
五、 实验数据及处理
1、圆电流线圈轴线上磁场分布的测量数据记录 （注意坐标原点设在圆心处， 要求列表记录， 表格中包括测点位置，并在表格中表示出各测点位置对应的理论 值），在坐标纸上画出实验曲线。
一半径为 R，通以电流 I 的圆线圈，轴线上磁场的公式为：
B1 2 R2 X2

0 NR 2 I
班级：食品学院食品科学与工程 141 班
上课班级：生命科学学院生物科学类 165 班 姓名：黄素君
学号：5000414080
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、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：
-115 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
0.4231 0.4994 0.5617 0.6270 0.6851 0.7392 0.7839 0.8171 0.8387 0.8504 0.8551 0.8563 0.8564
115 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
流线圈中心为坐标原点，每隔 10.00mm 测一个 Bmax 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=200A，以圆电流 线圈中心为坐标原点，每隔 10.00mm 测一个 Bmax 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分析用霍尔效应测量磁场时，当流过线圈中的电流为零时，显示的磁场 值不为零？ 答：因为空间内无时无刻不存在磁场，还有地磁场和建筑磁场的存在，会 使得磁场值不为零。 ③分析圆电流磁场分布的理论值与实验值的误差的产生原因。 答：地球磁场的干扰，电阻温度系数的干扰，仪器误差（如 KH 或 n 的数 值不是很精确），实验操作误差等都可能是误差产生的原因。
实验 B 值/mT 坐标值/mm 理论 B 值/mT 坐标值/mm 实验 B 值/mT
偏差/mT 0.0049 0.0454 0.0507 0.0580 0.0571 0.0592 0.0549 0.0501 0.0487 0.0434 0.0391 0.0363 0.0304
0.427 0.450 0.507 0.568 0.625 0.674 0.724 0.766 0.795 0.810 0.815 0.819 0.826
B1 2 R2 X2

0 NR 2 I

3
2
（1）
式中， N 为圆线圈的匝数。 X 为轴上一点到圆心Ｏ的距离， 0 4 10 -7 H / m , 称为真空磁导率，因此它的轴线上磁场分源自文库图如图。
Ｂ
Ｙ
Ｘ
Ｘ
2、亥姆霍兹线圈 所谓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 R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆 心连线） 附近较大范围内是均匀的，这种均匀磁场在工程运用和科学实验中应用 十分广泛。