非均匀磁场测量实验
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[实验内容]
1. 分别测量两个单载流线圈及亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁 场分布，作 Bm U m）~ x曲线，描绘磁场的分布，验证叠 （ 加原理。 要求：沿轴线每隔2cm测一个数据点，共测12~15个点。 2. （选做）测量亥姆霍兹线圈的均匀磁场范围，并估计这一 范围的大小。（均匀范围是指差值在±5%范围内、并且方 向与轴线夹角θ≤5°的那些点组成的空间。） 3. （选做）测绘圆形载流线圈的磁力线，要求沿线圈径向每 隔2cm标出一点，作为描绘磁力线的起始点，共描绘5~9条 磁力线。
[注意事项]
正确连线，严禁将信号源短路！ 测量亥姆霍兹线圈轴线磁场时必须保证两个线圈电流 方向一致！
[思考]
如果用直流电源通过圆形线圈，使它产生一个恒定磁场， 是否还可以用感应法来测量？ 使用感应法测量磁场须满足那些条件？
[实验目的]
1.掌握感应法测磁场的原理。 2.测量亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。 3.（选做）描绘磁场方向、磁力线。
非均匀磁场的测量
[实验原理]
dϕ ε =− dt
mV
θ T
感应法测磁场原理
B n
Bm =
2U max = NSω
2 × 108U max 13πNωD 2
（ f = 50 Hz ）， 为探测线圈匝数，D为探测线圈的外径。 N
B U max 的单位为伏特， m 单位为特斯拉， = 2πf ， f 为交变场频率 ω
[实验仪器]
CC-Y型磁场描绘仪
CC-Y型磁场描绘仪信号源
[实验仪器]
探测线圈
毫安表
数字万用表
[实验操作]
线圈I
探测线圈
线圈II
~220V
信号 源
mA
线 圈 I 圈
线 数字 万用 表 II
非均匀磁场的测量
非均匀磁场的测量
常用于的测量磁场的方法：
电磁感应（FARADAY效应）法 霍尔效应法 磁阻效应法 典型仪器：磁阻传感器 共振效应法 典型仪器：核磁共振仪、铁磁共振仪 … …
Biblioteka Baidu
常见磁场强度的分布：
常用的产生均匀磁场途径：
长螺线管
马蹄形磁铁
认识亥姆霍兹线圈
赫尔曼·冯·亥姆霍兹是公认的德国十九世纪最伟大 的、百科全书式的科学家，他最著名的事迹包括率先 提出能量守恒第一定律，发明了亥姆霍兹线圈、亥姆 霍兹眼底观察镜，他还在企业家西门子的帮助下创建 了德国国家标准局。 亥姆霍兹线圈 一对匝数和半径相同的共轴平行放 置的圆线圈，两线圈间的距离等于 R 线圈半径。
R R
亥姆霍兹 Helmholtz，Hermann Ludwig Ferdinand von (1821—1894)
B
R R
u0 u0 IR 2 IR 2 Bx = + d 2 3/ 2 2 2 d 2 [R2 + ( x + ) ] [ R + ( x − ) 2 ]3/ 2 2 2
B
O
X
亥姆霍兹线圈主要应用： 地球磁场的抵消、判定磁屏蔽效应、生物磁场的研究等。
1. 分别测量两个单载流线圈及亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁 场分布，作 Bm U m）~ x曲线，描绘磁场的分布，验证叠 （ 加原理。 要求：沿轴线每隔2cm测一个数据点，共测12~15个点。 2. （选做）测量亥姆霍兹线圈的均匀磁场范围，并估计这一 范围的大小。（均匀范围是指差值在±5%范围内、并且方 向与轴线夹角θ≤5°的那些点组成的空间。） 3. （选做）测绘圆形载流线圈的磁力线，要求沿线圈径向每 隔2cm标出一点，作为描绘磁力线的起始点，共描绘5~9条 磁力线。
[注意事项]
正确连线，严禁将信号源短路！ 测量亥姆霍兹线圈轴线磁场时必须保证两个线圈电流 方向一致！
[思考]
如果用直流电源通过圆形线圈，使它产生一个恒定磁场， 是否还可以用感应法来测量？ 使用感应法测量磁场须满足那些条件？
[实验目的]
1.掌握感应法测磁场的原理。 2.测量亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。 3.（选做）描绘磁场方向、磁力线。
非均匀磁场的测量
[实验原理]
dϕ ε =− dt
mV
θ T
感应法测磁场原理
B n
Bm =
2U max = NSω
2 × 108U max 13πNωD 2
（ f = 50 Hz ）， 为探测线圈匝数，D为探测线圈的外径。 N
B U max 的单位为伏特， m 单位为特斯拉， = 2πf ， f 为交变场频率 ω
[实验仪器]
CC-Y型磁场描绘仪
CC-Y型磁场描绘仪信号源
[实验仪器]
探测线圈
毫安表
数字万用表
[实验操作]
线圈I
探测线圈
线圈II
~220V
信号 源
mA
线 圈 I 圈
线 数字 万用 表 II
非均匀磁场的测量
非均匀磁场的测量
常用于的测量磁场的方法：
电磁感应（FARADAY效应）法 霍尔效应法 磁阻效应法 典型仪器：磁阻传感器 共振效应法 典型仪器：核磁共振仪、铁磁共振仪 … …
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常见磁场强度的分布：
常用的产生均匀磁场途径：
长螺线管
马蹄形磁铁
认识亥姆霍兹线圈
赫尔曼·冯·亥姆霍兹是公认的德国十九世纪最伟大 的、百科全书式的科学家，他最著名的事迹包括率先 提出能量守恒第一定律，发明了亥姆霍兹线圈、亥姆 霍兹眼底观察镜，他还在企业家西门子的帮助下创建 了德国国家标准局。 亥姆霍兹线圈 一对匝数和半径相同的共轴平行放 置的圆线圈，两线圈间的距离等于 R 线圈半径。
R R
亥姆霍兹 Helmholtz，Hermann Ludwig Ferdinand von (1821—1894)
B
R R
u0 u0 IR 2 IR 2 Bx = + d 2 3/ 2 2 2 d 2 [R2 + ( x + ) ] [ R + ( x − ) 2 ]3/ 2 2 2
B
O
X
亥姆霍兹线圈主要应用： 地球磁场的抵消、判定磁屏蔽效应、生物磁场的研究等。