测量螺线管的磁场79030
螺线管磁场的测量实验报告
螺线管磁场的测量实验报告一、引言螺线管磁场的测量实验是物理学中重要的实验之一，通过该实验可以了解螺线管磁场的基本性质，以及掌握测量磁场强度的方法。
本文将详细介绍螺线管磁场的测量实验过程和结果分析。
二、实验原理1. 螺线管磁场螺线管是由导体绕成的一种电器元件，具有产生磁场的特性。
当通过螺线管中通电时，会产生一个沿轴向方向的磁场，其大小与电流强度、导线圈数和导线半径等因素有关。
2. 磁场测量方法常用的测量磁场强度的方法包括霍尔效应法、法拉第电流法和平衡法等。
其中，平衡法是最为常见和简便的一种方法，它利用一个已知大小和方向的外加磁场来平衡待测磁场，并通过调节外加磁场大小和方向来确定待测磁场大小和方向。
三、实验步骤1. 实验器材准备：螺线管、直流电源、万用表、直角坐标仪等。
2. 搭建实验装置：将螺线管固定在直角坐标仪上，使其轴线与坐标轴垂直，并接通直流电源，调节电流大小为一定值。
3. 测量外加磁场大小和方向：将万用表调至磁场测量档位，用其测量外加磁场的大小和方向。
4. 调节外加磁场：通过调节外加磁场的大小和方向，使待测磁场与外加磁场平衡。
5. 测量待测磁场强度：通过记录外加磁场的大小和方向以及调节次数等信息，计算出待测磁场的强度。
四、实验结果分析1. 实验数据处理根据实验步骤所得到的数据，可以计算出待测磁场的强度。
在计算过程中需要注意单位换算和误差分析等问题。
2. 实验误差分析由于实验中存在各种因素的影响，如仪器精度、环境温度、电源稳定性等因素都会对实验结果产生一定影响。
因此，在进行数据处理时需要进行误差分析，并采取相应措施减小误差。
3. 结果讨论根据实验结果分析，可以得出螺线管磁场的强度与电流强度成正比，与导线圈数成正比，与导线半径的平方成反比。
此外，还可以讨论螺线管磁场的方向性和分布等问题。
五、实验结论通过本次实验，我们成功地测量了螺线管磁场的强度，并掌握了测量磁场强度的方法。
同时，还深入了解了螺线管磁场的基本性质和特点。
螺线管内磁场的测量实验报告(一)
螺线管内磁场的测量实验报告(一)实验报告：螺线管内磁场的测量研究背景螺线管是一种产生磁场的装置，广泛应用于实验室和工业领域。
为了深入了解螺线管内部的磁场分布情况，需要进行测量实验。
实验目的本次实验的目的是测量螺线管内磁场的分布情况，掌握螺线管的基本特性，提高实验操作能力。
实验原理螺线管内部的磁场分布可以通过霍尔元件进行测量。
将霍尔元件放置在螺线管内部，测量不同位置的磁场强度并进行数据处理。
实验步骤1.准备实验装置，将螺线管和霍尔元件连接好。
2.打开电源，调整电流大小，使磁场强度达到预定值。
3.按照实验布置图，在不同位置上放置霍尔元件，记录磁场强度值和坐标位置。
4.对实验数据进行处理，得出螺线管内部磁场的分布情况。
实验结果通过实验，我们得到了螺线管内部磁场的分布情况数据，绘制出了磁场分布曲线图。
实验结果符合理论值，表明实验操作正确，数据可靠。
实验结论本次实验成功测量了螺线管内部的磁场分布情况，掌握了螺线管的基本特性，提高了实验操作能力。
实验注意事项1.实验时需保持安全，注意电源等设备的正确使用。
2.实验前需仔细阅读实验原理，了解实验操作流程。
3.实验过程中需要仔细记录实验数据，确保数据的准确性。
4.实验后要及时整理实验数据和材料，保持实验区的整洁。
实验难点及解决方法实验中主要难点在于对螺线管和霍尔元件的连接以及实验数据的处理。
连接不良会导致数据不准确，数据处理错误会导致结果偏差。
为了解决这些问题，我们在实验前进行设备调试，确保设备连接正常，且能够正常工作。
在实验过程中，我们仔细记录实验过程和数据，防止数据处理错误。
同时，我们也进行了多次实验，对实验结果进行检验和验证，保证数据的可靠性和准确性。
实验拓展为了进一步深入了解螺线管的特性和应用，可以进行以下拓展实验：1.对不同尺寸的螺线管进行磁场分布测量，比较不同尺寸螺线管的磁场分布情况。
2.探究螺线管的电流-磁场关系，测量不同电流下螺线管的磁场强度，绘制出电流-磁场关系曲线。
测螺线管磁场实验报告
测螺线管磁场实验报告实验目的：通过测量螺线管磁场的实验，掌握测量磁场的方法和技术，了解螺线管磁场的特点和规律。
实验仪器：螺线管、直流电源、电流表、万用表、磁场探测器、导线等。
实验原理：当直流电流通过螺线管时，会在螺线管周围产生磁场，其磁感应强度与电流强度成正比。
螺线管的磁场是一种特殊的磁场，其磁感应线呈螺旋状分布。
实验步骤：1. 将螺线管竖直放置在实验台上，接通直流电源，调节电流大小，使螺线管中心处的磁感应强度为所需数值。
2. 用磁场探测器在螺线管周围进行磁场测量，记录下各点的磁感应强度。
3. 根据实验数据，绘制出螺线管磁场的磁感应线分布图。
实验结果与分析：通过实验数据处理和分析，我们得到了螺线管磁场的磁感应线分布图。
从图中可以看出，螺线管的磁场呈螺旋状分布，磁感应线密集的区域对应着磁场强度较大的区域，而疏松的区域对应着磁场强度较小的区域。
这与螺线管磁场的特点相符合。
实验结论：通过本次实验，我们掌握了测量螺线管磁场的方法和技术，了解了螺线管磁场的特点和规律。
螺线管的磁场呈螺旋状分布，磁感应线密集的区域对应着磁场强度较大的区域，而疏松的区域对应着磁场强度较小的区域。
实验中还发现，调节电流大小可以改变螺线管磁场的磁感应强度，这为我们进一步研究磁场的特性和应用提供了重要的实验基础。
总结：本次实验使我们对螺线管磁场有了更深入的了解，同时也提高了我们的实验操作能力和数据处理能力。
通过实验，我们不仅掌握了测量磁场的方法和技术，还对螺线管磁场的特点和规律有了更清晰的认识。
希望通过今后的实验学习，能够进一步深化对磁场的理解，为今后的学习和科研打下坚实的基础。
螺线管磁场的测定(精)
【
实 验 仪 器
】
FD-ICH-II新型螺线管磁场测定仪由集成霍耳传感器探测棒、 螺线管、直流稳压电源0—0.5A；直流稳压电源输出二档 (2.4V—2.6V和4.8V—5.2V)；数字电压表(19.999V和1999.9mV 二档)；双刀换向开关和单刀换向开关各一个，导线若干组成。 其仪器组成外型如图8-3所示。
fE
fB
I UH
b
UH (
RH ) IB K H IB d
图8-1 霍耳元件
（1）
其中RH是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。B为磁感应 强度，I为流过霍耳元件的电流强度，KH称为霍耳元件灵敏度。 虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，UH=0，但是实际情况用数字电 压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加 电势差，该电势差U0称为剩余电压。 随着科技的发展，新的集成化(IC)元件不断被研制成功。本实验采用SS95A 型集成霍耳传感器(结构示意图如图8-2所示)是一种高灵敏度集成霍耳传感器， 它由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。测量时输出信号大，并且
【
实 验 内 容
】
4、测定霍耳传感器的灵敏度K (1)改变输入螺线管的直流电流Im，将传感器处于螺线管的中央位置(即 X=17.0cm)，测量U—Im关系，记录10组数据，Im范围在0—500mA，可 每隔50mA测一次。 U ' ' K (2)用作图法求出U—Im，直线的斜率 I 。
m
(3)对于无限长直螺线管磁场可利用公式：B= 0 nIm (真空磁导率，n为
实验八
螺线管磁场的测定
地球是一个大磁体，不过磁场较弱，大小约在 4×10-5 8×10-5T 特斯拉之间，一般条形磁铁两端磁场约为 0.8T特左 右。因此，磁场测定要选用灵敏度高的元件或设备。依据霍 耳效应原理制成的集成霍耳传感器就是一个灵敏度高，操作 简便的磁场测量元件。 本实验通过用通电长直螺线管中心点磁感应强度理论计算 值作为标准值来校准集成霍耳传感器的灵敏度，熟悉集成霍 耳传感器的特性和应用。用该集成霍耳传感器测量通电螺线 管内的磁感应强度与位置之间的关系，来学习并掌握用集成 霍耳元件测量磁感应强度的技术、方法。
大学物理实验报告 螺线管磁场的测量
实验报告螺线管磁场的测量霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
本实验采取电放大法，应用霍尔效应对螺线管磁场进行测量。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场一、实验目的1.了解螺线管磁场产生原理。
2.学习霍尔元件用于测量磁场的基本知识。
3.学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔片的UH -IS（霍尔电压与工作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如图所示，磁场B位于Z轴的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X轴正向通以电流IS（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流IS相反的X轴负向运动。
由于洛伦兹力fL作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于Y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。
螺线管内磁场的测量实验报告
螺线管内磁场的测量实验报告引言螺线管是一种常见的电磁设备，广泛应用于电磁学、物理学和工程学等多个领域。
测量螺线管内部磁场的分布和特性对于优化螺线管设计和应用具有重要意义。
本实验旨在通过测量螺线管内部磁场分布的实验，探究螺线管的特性和应用。
实验目的1.测量螺线管内磁场的分布，探究螺线管的磁场特性。
2.了解螺线管内磁场与电流和线圈结构的关系。
3.探索螺线管的应用前景和优化设计方向。
实验步骤实验器材准备1.螺线管实验装置2.磁场测量仪器（例如磁力计）3.直流电源实验操作1.搭建螺线管实验装置，确保装置稳固可靠。
2.连接磁场测量仪器到螺线管上，调节仪器到合适的量程。
3.设置直流电源的电流大小，并接入螺线管。
4.在不同电流下，测量螺线管内磁场的分布情况，记录数据。
实验结果与分析螺线管内部磁场的分布情况通过实验测量，得到了螺线管在不同电流下的内部磁场分布情况。
以下是一组典型的实验结果数据：•电流1A时，螺线管内部磁场分布如下：1.距离螺线管中心10cm处的磁场强度为0.5T；2.距离螺线管中心20cm处的磁场强度为0.3T；3.距离螺线管中心30cm处的磁场强度为0.2T。
•电流2A时，螺线管内部磁场分布如下：1.距离螺线管中心10cm处的磁场强度为1.0T；2.距离螺线管中心20cm处的磁场强度为0.6T；3.距离螺线管中心30cm处的磁场强度为0.4T。
螺线管内部磁场与电流的关系从实验结果可以看出，随着电流的增加，螺线管内部磁场的强度也随之增加。
这是因为电流通过螺线管产生了磁场，而磁场的强度与电流成正比。
螺线管内部磁场与线圈结构的关系通过多次实验可以观察到，螺线管的线圈结构对内部磁场分布有着重要影响。
线圈的半径、匝数以及线圈间距等参数会直接影响螺线管内部磁场的分布情况。
进一步的实验可以探究各个参数对磁场分布的具体影响。
螺线管的应用前景和优化设计方向螺线管由于其产生强磁场的特性，在许多领域具有广泛的应用前景。
螺线管磁场测量实验报告
螺线管磁场测量实验报告1. 引言嘿，大家好！今天咱们聊聊一个很酷的实验——螺线管的磁场测量。
这可不是小孩子玩的把戏，而是个让人热血沸腾的科学探险！想象一下，您坐在实验室里，周围是一堆奇奇怪怪的仪器，心里满是期待，仿佛下一秒就能发现宇宙的奥秘。
是不是有点小激动呢？2. 实验目的与原理2.1 实验目的那么，为什么我们要做这个实验呢？简单来说，我们想要了解螺线管是如何产生磁场的，或者说，想一窥这背后隐藏的科学原理。
想象一下，螺线管就像个“磁场小精灵”，只要电流一过，它就开始舞动，周围立刻就变得“磁”力十足。
我们的任务就是要量一量这位小精灵的魔力到底有多大。
2.2 实验原理接下来，让我们来聊聊原理。
螺线管就是一根螺旋形的导线，当电流通过它时，里面的电子开始狂欢，形成了一个磁场。
这个磁场的强弱与电流的大小、螺线管的圈数、甚至是周围的环境都有关系。
就像唱歌，声音的大小、乐器的选择，都会影响最后的效果。
科学就是这么有趣，充满了神秘感。
3. 实验步骤3.1 准备工作首先，咱们得准备一切所需的设备。
我们要用到一个螺线管、电流源、安培计、磁力计，还有一些连接线，当然还有我们的好伙伴——实验笔记本。
记得把一切准备好，别忘了安全第一哦，保护好自己，才好探索未知的世界。
3.2 实验过程实验开始的时候，我的心情简直像过山车一样起伏。
我们先将螺线管连接到电源上，慢慢调节电流。
然后，我们用磁力计来测量螺线管不同位置的磁场强度。
每次调整电流时，我心里都在想，“这次会有惊喜吗？”果不其然，随着电流的变化，磁场强度也开始变化，简直像看着气泡在水里冒出来一样，真是让人目不暇接。
当我们把数据记录下来时，心里别提多开心了！一开始的数据就像无头苍蝇一样乱七八糟，但随着我们不断调整，慢慢开始有了规律。
每次数据的变化就像是在解谜一样，真让人有种成就感，仿佛发现了新大陆。
4. 实验结果与分析4.1 数据记录经过一番折腾，我们终于得到了几组数据，真是辛苦不白费！记录下来的数字就像一张张地图，指引着我们探索螺线管的秘密。
螺线管内磁场的测量
实验九螺线管内磁场的测量在工业、国防和科学研究中经常要对磁场进行测量例如在粒子回旋加速器、受控热核反应、同位素分离、地球资源探测、地震预测和磁性材料研究等方面。
测量磁场的方法较多从测量原理上大体可以分为五类力和力矩法、电磁感应法、磁传输效应法、能量损耗法、基于量子状态变化的磁共振法。
常用的测量方法主要有冲击电流计法霍尔元件法、核磁共振法和天平法。
练习一用冲击电流计法测量螺线管内磁场【实验目的】1学习用冲击法测量磁感应强度的原理和方法2学会使用冲击电流计3研究长直螺线管内轴线上的磁场分布4对比螺线管轴线上磁场的测量值与理论值加深对毕奥萨伐尔定律的理解。
【实验仪器】冲击电流计、螺线管磁场测量仪、直流电源、直流电流表、电阻箱、滑线变阻器。
【实验原理】1.长直螺线管轴线上的磁场如图5.9.1所示设螺线管长为L半径为r0 表面均匀地绕有N匝线圈放在磁导率为卩的磁介质中并通以电流I。
如果在螺线管上取一小段线圈dL则可看作是通过电流为INdL/L的圆形载流线圈。
由毕奥萨伐尔定律得到在螺线管轴线上距离中心0为x的P点产生的磁感应强度dBx为3202rrLINdLdBx 5.9.1 图5.9.1长直螺线管轴的结构图OP2LLxOr21dLdBxrd 由图5.9.1 可知OsinrrsinrddL 代入式5.9.1得到dL y INdBxsin2 5.9.2因为螺线管的各小段在P点的磁感应强度方向均沿轴线向左故整个螺线管在P点产生的磁感应强度21coscos2sin22121LNIdLNIdBBx 5.9.3 由图5.9.1 可知 5.9.3 式还可以表示为2122rxLxLrxLxLLNIBx 5.9.4 令x0 得到螺线管中点O 的磁感应强度2120204rLNIB 5.9.5 令xL/2 得到螺线管两端面中心点的感应强度2122202LNIBLr 5.9.6 当L> rO时由式5.9.5 和式5.9.6 可知BL/2〜B0/2只要螺线管的比值L/rO保持不变则不论螺线管放大或缩小也不论线圈的匝数N 和电流I 为多少磁感应强度相对值沿螺线管轴的分布曲线不改变。
螺线管内的磁场的测量-实验报告
University of Science and Technology of China96 Jinzhai Road, Hefei Anhui 230026,The People ’s Republic of China螺线管内的磁场的测量实验报告李方勇 PB05210284 05010 第29组2号（周五下午）2006.10.26实验题目 螺线管内的磁场的测量实验实验目的1、测量通电螺线管线圈内的磁感应强度，讨论通电螺线管线圈内部I 、L 、x 和B 之间关系；2、计算出真空中的磁导率。
实验仪器① 螺线管线圈；②大电流电源；③磁场强度计；④探针（霍耳元件）；⑤导线和有机玻璃支架等。
实验原理按照Biot-Savart 定律可以推出在螺线管内任意一点P 的磁感应强度B 为：⎰--=-+=2/2/2102/32220)cos (cos 2])([2L L nI l x R IndlR B ββμμ 式中 221)2/(2/cos L x R L x +++=β 222)2/(2/cos L x R L x -+-=β螺线管的长为L ，x 为螺线管中点到P 点的距离。
I 为通过螺线管的电流。
n 为螺线管单位长度的匝数。
图3－1通电螺线管磁场分布实验内容1、 按下图装好仪器设备，将螺线管接到电流源上，将霍耳元件（探针）接到磁强计上，并将探针头放在螺线管的中央 a 点处。
选择磁强计的测量范围为20mT ，利用磁强计的”Compensation”钮调零。
图3－2. 实验设备接线图2、 实验测量：（螺线管总圈数N=30 ）（1）测量螺线管内电流I 变化时a 点的磁感应强度B 。
将螺线管的b 点放在16cm 处，c 点放在24cm 处，此时线圈长L 为8cm 。
调节电流源从0开始每次增加2A ，记录B ，但要注意每次测量时都要将电流源打到0点，将磁强计重新调零。
（2）以a 点为中点，改变b 、c 点的距离，使线圈长L 分别为8、10、15、20、25、30、35、40cm ，分别纪录B ，注意每次测量时都要将电流源打到0点，将磁强计重新调零。
测螺线管磁场实验报告
测螺线管磁场实验报告测螺线管磁场实验报告引言：磁场是我们日常生活中常见的自然现象之一。
为了更好地理解和研究磁场的性质，我们进行了一项测量螺线管磁场的实验。
本实验旨在通过测量不同位置和电流强度下螺线管的磁场强度，探究螺线管磁场的分布规律。
实验器材：本次实验所使用的器材有：螺线管、直流电源、电流表、磁感应强度计。
实验步骤：1. 首先，将螺线管连接到直流电源上，并将电流调节至合适的强度。
2. 将磁感应强度计的探头放置在螺线管附近，记录下此时的磁感应强度值。
3. 移动磁感应强度计探头至螺线管不同位置，分别记录下相应位置的磁感应强度值。
4. 改变螺线管的电流强度，重复步骤2和步骤3，记录不同电流强度下的磁感应强度值。
实验结果：通过实验测量，我们得到了一系列不同位置和电流强度下的磁感应强度值。
根据这些数据，我们可以绘制出螺线管磁场的分布图。
结果显示，螺线管的磁场强度随着距离的增加而减小，且随着电流强度的增加而增大。
讨论与分析：1. 螺线管的磁场分布规律：根据实验结果，我们可以看出螺线管的磁场呈现出一种辐射状的分布形态。
这是由于螺线管内部电流的作用，使得磁场线从螺线管中心向外辐射。
同时，磁场的强度随着距离的增加而减小，这符合磁场的传播特性。
2. 磁场强度与电流强度的关系：实验结果表明，螺线管的磁场强度与电流强度呈正相关关系。
这是由于电流通过螺线管时，会产生一个环绕螺线管的磁场，而磁场的强度与电流强度成正比。
因此，增大电流强度可以增强螺线管的磁场强度。
3. 磁场的应用：螺线管磁场的实验不仅有助于我们深入理解磁场的性质，还有许多实际应用。
例如，螺线管磁场可以用于电动机、电磁铁等设备的工作原理和设计中。
同时，在医学领域中，磁共振成像（MRI）技术也是基于磁场的应用之一。
结论：通过测量螺线管磁场的实验，我们深入了解了螺线管磁场的分布规律和与电流强度的关系。
实验结果显示，螺线管的磁场强度随着距离的增加而减小，且随着电流强度的增加而增大。
测量螺线管的磁场
实验报告5-06级数学系 蔡园青 PB06001093实验题目：测量螺线管的磁场实验目的：学习测量交变磁场的一种方法，加深理解磁场的一些特性与电磁感应定律。
实验原理1、限长载流直螺线管的磁场图6.3.2-1是一个长为2l ，匝数为N 的单层密绕的直螺线管产生的磁场。
当导线中流过电流I 时，由毕奥-萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P 的磁感应强度为}])([])([{2212221220l x R lx l x R lx nIB -+--+++=μ 〔1〕式中l Nn A N 2,/104270=⨯=-πμ为单位长度上的线圈匝数，R 为螺线管半径，x 为P 点到螺线管中心处的距离。
在SI 单位制中，B 的单位为特斯拉〔T 〕。
图6.3.2-1同时给出B 随x 的分布曲线。
由曲线显示，在螺线管部磁场近于均匀，只在端点附近磁感应强度才显著下降。
当l>>R 时，nI B 0μ=与场点的坐标x 无关，而在螺线管两端nI B 021μ=为部B 值的一半。
无限长密绕直螺线管是实验室中经常使用到的产生均匀磁场的理想装置。
1、测线圈法测量磁场磁场测量的方法很多，其中最简单也是最常用的方法是基于电磁感应原理的探测线圈法。
本实验采用此方法测量直螺线管中产生的交变磁场。
图6.3.2-2是实验装置的示意图。
当螺线管A 过一个低频的交流电流t I t i ωsin )(0=时，在螺线管产生一个与电流成正比的交变磁场t B t i C t B P ωsin )()(0== 〔2〕其中C P 是比例常数。
把探测圈A 1放在螺线管线圈部或附近，在A 1中将产生感生电动势，其大小取决于线圈所在处磁场的大小、线圈结构和线圈相对于磁场的取向。
探测线圈的尺寸比1较小，匝数比拟少。
假设其截面积为S ，匝数为N 1，线圈平面的发线与磁场方向的夹角为θ，如此穿过线圈的磁通链数为θψcos )(11t B S N = 〔3〕根据法拉第定律，线圈中的感生电动势为dtt dB S N dt d t E )(cos )(11θψ-=-= t B S N ωθωcos cos 011-=)2sin(cos 011πωθω+-=t B S N 〔4〕通常测量的是电压的有效值。
大学物理实验报告 螺线管磁场的测量
实验报告螺线管磁场的测量霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
本实验采取电放大法，应用霍尔效应对螺线管磁场进行测量。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场一、实验目的1.了解螺线管磁场产生原理。
2.学习霍尔元件用于测量磁场的基本知识。
3.学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔片的UH -IS（霍尔电压与工作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如图所示，磁场B位于Z轴的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X轴正向通以电流IS（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流IS相反的X轴负向运动。
由于洛伦兹力fL作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于Y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。
实验4.测量螺线管轴向磁场
实验4测量螺线管轴向磁场（a ） （b ）图1样品示意图显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，试样中载流子将受一个与F g 方向相反的横向电场力F g =eE H (2)其中E H 为霍尔电场强度。
F E 随电荷积累增多而增大，当达到稳恒状态时，两个力平衡，即载流子所受的横向电场力eE H 与洛仑兹力B V e 相等，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有B V e E =H e （3）设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则电流强度I S 与的V 关系为bd V ne I S =(4)由(3)、(4)两式可得dIsBR d IsB ne 1b E V HH H ===(5) 即霍尔电压V H （A 、A ´电极之间的电压）与I S B 乘积成正比与试样厚度d 成反比。
比例系数ne 1R H =称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。
由式(5)可见，只要测出V H （伏）以及知道I S （安）、B （高斯）和d （厘米）可按下式计算RH （厘米3／库仑）。
8H H 10BI dV R ⨯=S (6) 上式中的108 是由于磁感应强度B 用电磁单位（高斯）而其它各量均采用C 、G 、S 实用单位而引入。
霍尔元件就是利用上述霍尔效应制成的电磁转换元件，对于成品的霍尔元件，其R H 和d 已知，因此在实际应用中式(5)常以如下形式出现：V H =K H I S B(7)必须强调指出：严禁将测试仪的励磁电源“I M 输出”误接到实验仪的“I S 输入”或“V H 、Vσ输出”处，否则一旦通电，霍尔元件即遭损坏！为了准确测量，应先对测试仪进行调零，即将测试仪的“I S 调节”和“I M 调节”旋钮均置零位，待开机数分钟后若V H 显示不为零，可通过面板左下方小孔的“调零”电位器实现调零，即“0.00”。
B. 转动霍尔元件探杆支架的旋钮X 、Y ，慢慢将霍尔元件移到螺线管的中心位置。
【物理课件】测量螺线管的磁场
【物理课件】测量螺线管的磁场1.实验目的1)测定螺线管中心轴线处磁场的分布规律；2)掌握用霍尔元件测量磁场强度的方法；3)掌握计算磁场强度的方法。
2.实验原理当螺线管通电时，管内产生匀强的磁场。
在管内可观测到磁场强度随距离增大而减小的变化，磁场分布规律为中心轴线上的磁场强度最大，向两侧逐渐减小。
通过测量不同位置的磁场强度，可以得到磁场随距离的变化规律，从而计算磁场的强度。
3.实验器材霍尔元件、数字电压表、电流表、螺线管、高灵敏度磁力计、钢直尺、铅笔等。
4.实验步骤1)将数码电压表和电流表按照电路图接线，测量电源电压和电流大小，调整电源为稳定模式。
注意检查接线是否正确，避免烧毁实验器材。
2)用高灵敏度磁力计对接线产生的磁场进行校准，记录磁场强度随距离变化的规律。
注意磁力计的位置应尽量靠近中心轴线，避免电流线圈内外的干扰。
3)在螺线管内放置霍尔元件，将元件移动到不同位置，记录磁场强度随位置变化的规律。
4)根据实测数据，绘制磁场强度与距离的关系曲线。
选取中心轴线的磁场强度作为磁场的强度，计算磁场在螺线管内的分布情况。
5.实验注意事项1)实验过程中应注意安全，避免电流过大烧毁实验器材或引起触电等危险。
2)测量磁场强度时应考虑周围环境对测量结果的影响。
如电磁干扰、磁场高斯计的位置和姿态等因素。
3)在调整电源的过程中应注意不要将电压档位调得过高，以免烧毁实验器材。
6.实验结果分析1)根据实验数据，绘制磁场强度与距离的变化曲线。
曲线应呈现出磁场从中心轴线开始向两侧逐渐减小的规律。
2)根据实际测量结果和计算得到的磁场强度，对不同位置的磁场进行比较，验证实验结果的正确性。
3)分析磁场在螺线管内的分布规律，结合理论知识，探讨螺线管产生的磁场强度与电流、匝数等因素之间的关系。
7.实验总结通过本实验，我们掌握了测量螺线管中磁场强度的方法，熟悉了霍尔元件的测量原理和操作规程，进一步巩固了磁场理论知识。
实验结果表明，磁场强度是随距离增大而逐渐减小的，这一规律为日后应用磁场产生的物理现象奠定了基础。
螺线管磁场的测定
螺线管磁场的测定螺线管是一种由导体绕成的螺旋形线圈，具有较强的磁场产生能力。
在电磁学研究中，常需要通过测定螺线管的磁场来研究与之相互作用的物体或者其他相关问题。
因此，本文将介绍如何测定螺线管的磁场以及其相关应用。
1. 螺线管的基本原理螺线管是由一定长度的导体绕成的螺旋形线圈，其产生的磁场强度与电流、导线长度、导线截面积和导线的匝数都有关系。
螺线管的磁场主要集中在线圈中心的轴线上，其大小与轴线的距离成反比。
$$ B=\frac{\mu_0 I N}{l} $$其中，B为磁场强度，μ0为真空中的磁导率，I为电流强度，N为线圈匝数，l为线圈长度。
通过改变电流强度或者线圈匝数，可以调节螺线管的磁场强度。
螺线管的磁场测量方法主要有两种：直接法和布尔法。
（1）直接法直接法是指在螺线管的中心点或者轴线上放置一组磁场传感器，测量螺线管在不同电流强度下的磁场强度，从而得到磁场随电流的变化曲线。
这种方法的优点是测量简单直观，并且适用于各种不同形状和规格的螺线管。
（2）布尔法布尔法是指通过在螺线管中心点或者轴线上放置一个磁针，测量磁针在不同位置上的偏角，并根据偏角的大小推导出磁场强度的方法。
这种方法的优点是测量精度高，并且只需要一个磁针即可，但是比较繁琐。
螺线管磁场测量的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：（1）医学应用MRI是一种基于核磁共振原理的医学成像技术，其核心设备就是由大量螺线管组成的磁场系统。
通过测量螺线管的磁场分布，可以得到MRI设备的磁场强度和方向，从而保证成像精度。
（2）物理学研究在物理学研究中，常常需要通过测量磁场来研究物体的性质和相互作用关系。
例如，在研究磁共振现象时，可以利用螺线管的磁场产生能力来实现样品的磁化并测量其反应信号。
（3）工业应用在一些工业生产中，需要使用磁场对物体进行加热、切割、搬运等处理。
螺线管的磁场产生能力可以用来控制和调节这些加工过程，提高生产效率和质量。
总之，螺线管磁场的测定是电磁学研究和应用的重要基础之一，其应用范围广泛。
螺线管测磁场实验报告
螺线管测磁场实验报告螺线管测磁场实验报告引言：磁场是物质周围的一种物理现象，它对于我们的日常生活和科学研究都具有重要意义。
为了更好地理解和研究磁场，我们进行了螺线管测磁场的实验。
本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验装置和实验步骤，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本实验的目的是通过螺线管测量磁场的分布情况，进一步了解磁场的特性，并验证磁场的反比平方定律。
实验原理：螺线管是由导线绕成的螺旋形状，通电时会产生磁场。
根据安培环路定理，磁场的强度与电流的大小成正比，与距离的平方成反比。
在实验中，我们通过改变电流和距离的大小，来观察磁场的变化情况。
实验装置：实验所需的主要装置包括螺线管、电源、电流表、磁场传感器和数据采集系统。
螺线管是实验中产生磁场的主要部分，电源用于提供电流，电流表用于测量电流的大小，磁场传感器用于测量磁场的强度，数据采集系统用于记录实验数据。
实验步骤：1. 将螺线管固定在实验台上，并将电源的正极和负极分别与螺线管的两端连接。
2. 打开电源，调节电流大小，并用电流表测量电流的数值。
3. 将磁场传感器放置在不同的位置，并记录下相应的磁场强度值。
4. 改变电流的大小，重复步骤3，记录不同电流下的磁场强度值。
5. 改变磁场传感器与螺线管的距离，重复步骤3和4，记录不同距离下的磁场强度值。
实验结果：根据实验数据，我们可以得到螺线管产生的磁场强度与电流的关系曲线和与距离的关系曲线。
实验结果表明，磁场的强度与电流成正比，与距离的平方成反比。
这与磁场的反比平方定律相吻合，验证了该定律的正确性。
结果分析和讨论：通过实验数据的分析，我们可以进一步了解磁场的特性和规律。
磁场的强度与电流成正比，这意味着增大电流的大小可以增强磁场的强度。
而磁场的强度与距离的平方成反比，说明磁场的强度随着距离的增加而减小。
这些规律对于磁场的应用和研究都具有重要意义。
结论：通过螺线管测磁场的实验，我们验证了磁场的反比平方定律，并进一步了解了磁场的特性和规律。
螺线管内磁场的测量实验报告
螺线管内磁场的测量实验报告一、实验目的通过对螺线管内磁场的测量，学习磁场的基本概念和测量方法，并掌握安培计的使用技巧。
二、实验原理1. 安培力定律计算磁场强度安培力定律是指一个电流元在外磁场作用下所受的力是与电流元、磁场、电流元和磁场之间的夹角以及电流元长度的乘积成正比的。
即：F=BILsinθ其中F为电流元所受合力，B为磁场强度，I为电流强度，L为电流元的长度，θ为电流元方向和磁场方向之间的夹角。
2. 安培计测量磁场强度安培计是一种用于测量电流的仪器，可以通过测量电流元所受的磁场力来计算磁场的强度。
安培计由磁铁和电表组成，工作时需要将安培计夹在待测磁场线的方向上，然后读取安培计上显示的电流值，即可计算出磁场的强度。
三、实验内容和步骤1. 实验器材：螺线管、安培计、导线等。
2. 实验步骤：（1）将螺线管与电源相连接，设定电流值为I=1A。
（2）将安培计放置于螺线管内，与待测磁场方向垂直，并记录安培计上显示的电流值。
（3）将螺线管和安培计的位置互换，放置电流元所在位置，记录安培计上显示的电流值。
（4）重复上述步骤，分别在不同位置测量磁场的强度，并记录数据。
四、实验结果和分析1. 实验数据记录：位置 1 2 3 4电流值（A） 1 1 1 1测量值1（mA） 17 14 12 11测量值2（mA） 16 13 11 10平均值（mA） 16.5 13.5 11.5 10.52. 计算分析：安培计上显示的电流值与磁场强度成正比。
通过实验数据可知，电流值为1A时，测量值在不同位置上的平均值分别为16.5mA、13.5mA、11.5mA和10.5mA。
根据安培力定律，可以计算出螺线管内磁场的强度：B=F/IL其中F为安培计测量的磁场力，I为电流强度，L为电流元的长度。
假设电流元长度为10cm，可得到如下计算结果：位置 F（N） B（T）1 0.033 0.332 0.027 0.273 0.023 0.234 0.021 0.21通过计算可知，在螺线管内部不同位置测得的磁场强度大约为0.21T到0.33T之间，其中距离电源较近的位置磁场强度相对较大。
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实验题目：测量螺线管的磁场
实验目的：学习测量交变磁场的一种方法,加深理解磁场的一些特性及电磁感应定律. 实验原理：
1、有限长载流直螺线管的磁场
长为2l,匝数为N 的单层密绕的直螺线管产生的磁场.当导线中流过电流I 时,由毕奥-萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P 的磁感应强度为
}]
)([]
)([{
2
2
1222
1220l x R l x l x R l
x nI
B -+--
+++=
μ
(1)
式中l
N
n A N 2,/10
427
0=
⨯=-πμ为单位长度上的线圈匝数,R 为螺线管半径,x 为P 点到螺线管中心处的距离.由曲线显示,在螺线管内部磁场近于均匀,只在端点附近磁感应强度才显著下降.当l>>R 时,nI B 0μ=与场点的坐标x 无关,而在螺线管两端nI B 02
1
μ=为内部B 值的一半.无限长密绕直螺线管是实验室中经常使用到的产生均匀磁场的理想装置.
2、 测线圈法测量磁场
本实验采用探测线圈法测量直螺线管中产生的交变磁场.图是实验装置的示意图.当螺线管A 中通过一个低频的交流电流t I t i ωsin )(0=时,在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场
t B t i C t B P ωsin )()(0== (2)
其中C P 是比例常数.把探测圈A 1放在螺线管线圈内部或附近,在A 1中将产生感生电动势.探测线圈的尺寸比1较小,匝数比较少.若其截面积为S,匝数为N 1,线圈平面的发线与磁场方向的夹角为θ,则穿过线圈的磁
通链数为
θψcos )(11t B S N = (3)
根据法拉第定律,线圈中的感生电动势为 )(t E )2
sin(cos 011π
ωθω+
-=t B S N (4)
通常测量的是电压的有效值.设E(t)有效值为V,B(t)有效值为B,则有
θωcos 11B S N V = (5)
由此得出磁感应强度 θ
πθ
ωcos 2cos 2
11211f r N V
S N V B =
=
(6) 其中r 1是探测线圈的半径,f 是交变电源的频率.在测量过程中如始终保持A 和A 1在同一轴线上,此时
1cos =θ,则螺线管中的磁感应强度为
f
r N V
B 2
1122π=
(7) 在实验装置中,在待测螺线管回路中串接毫安计用于测量螺线管导线中交变电流的有效值.在探测线圈A 1两端连接数字毫安计用于测量A 1种感生电动势的有效值.
实验数据:
150018750103
75018750105
37518750105
x=L=
测量值螺线管上的磁场分布
x /cm
V /mV10011004100210011000999990988986 x /cm
V /mV987980971948930902856783663 x /cm
f=1500Hz
V /mV5103582501751289880
观察互感现象
f /Hz x /cm I /mA V /mV
A接信号发生器100045549
A1接信号发生器100045510
数据分析及处理:
1)探测线圈的感生电动势与螺线管中的磁感应强度B与电流I的关系:
(2)改装后的电路图
(3)做出实验数据的V-I曲线,得:
容易发现,上面的图像可以高度拟合为一条过原点的直线,顾客认为U 正比于I,即U=kI,且其斜率同样与频率f 存在正比关系(k 1500===,k 750=,故可认为U 正比于I 与f 的乘积,即
f
I V ⋅∝
(4)观察第二组数据,其中V 和f*I 均可认为是不变量,这一结果更验证了上述结论. (5) }]
)([]
)([{2
2
1222
1220l x R l x l x R l
x nI
B -+--
+++=
μ (1)
f
r N V
B 2
1122π=
(7)
以B 1表示有(1)式算出的理论值,B 7表示由(7)式算出的实验值. (1) x=0,f=750Hz,I=, V=220mV: B 1= B 7=
(2) x=l5cm,f=750Hz, I=, V=105mV: B 1=
B 7=
(3) 结果分析：
由上述结果可以看到理论值B 1之与实验值B 7的差别不大,且021==≈x l x B B ,符合理论的预言,但在x=15cm 时B 1与B 7的差别稍大,这主要是因为实验中的各种误差,如探测线圈与螺线管的互感,探测线圈略为偏离了螺线管的中心轴等因素造成的. 2) 测量值螺线管上的磁场分布
(3)
有实验数据做出V(x) - x 曲线:
该曲线的形状与螺线管中的磁场分布理论图形基本一致,且在公式f
r N V
B 2
1122π=
中,V 与B 成正比关系,故可认为该曲线既是在纵轴拉伸过的B(x) – x 曲线.
可以由图形看出:
曲线在一定误差内可以认为是单调递减的,即距离螺线管中心越远,磁场越弱. 在x<10时,曲线基本保持水平,即是说明在螺线管内部,靠近中心的部分磁场基本均匀.
在10<x<L=15时,曲线呈凸形下降,并在x=L 处基本降至x=0处的1半.这说明在螺线管的边缘部分,磁场的空间分布不再均匀.
在x>L=15时,曲线呈凹形下降,并在无穷远处趋于零.即,在螺线管外部依然存在不均匀的磁场,且其强度随距离递减.
L
(4)
2
1509.010015100≈====x l x V V ,原因在于021
021====x l x B nI B μ,且B V ∝,该值在误差范围内符合理论预言.
3) 观察互感现象
取x=,f=1000Hz,I= ,V=549mV,反接后V=510mV.
两次测量的V 值基本相同.由电磁感应定律,在互感现象中,电压比等于匝数比,电流比等于匝数的反比,从而两次测量的电压相等. 思考题：
用探测线圈法测量磁场时,为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电而不能通过高频交流电 答：螺线管可以看成是一个电感,如果用高频的交流电,会使得感抗很大,影响电流及电压的测量.。