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1、亥姆霍茲線(xiàn)圈測(cè)磁場(chǎng),【預(yù)習(xí)重點(diǎn)】,1. 畢奧薩伐爾定律、載流圓線(xiàn)圈在軸線(xiàn)上某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度公式。 2. 亥姆霍茲線(xiàn)圈的組成及其磁場(chǎng)分布的特點(diǎn)。 3. 霍爾效應(yīng)、霍爾傳感器原理。,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1. 測(cè)亥姆霍茲線(xiàn)圈在軸線(xiàn)上的磁場(chǎng)分布。 2. 測(cè)載流圓線(xiàn)圈在軸線(xiàn)上的磁場(chǎng)分布，驗(yàn)證磁場(chǎng)疊加原理。 3. 比較兩載流圓線(xiàn)圈距離不同時(shí)軸線(xiàn)上磁場(chǎng)分布情況。,【實(shí)驗(yàn)原理】,一、圓線(xiàn)圈 載流圓線(xiàn)圈在軸線(xiàn)（通過(guò)圓心并與線(xiàn)圈平面垂直的直線(xiàn)）上磁場(chǎng)情況如圖。根據(jù)畢奧薩伐爾定律，軸線(xiàn)上某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為,,而圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,,二、亥姆霍茲線(xiàn)圈 亥姆霍茲線(xiàn)圈是一對(duì)彼此平行且連通的共軸圓形線(xiàn)圈，每一線(xiàn)圈N
2、匝，兩線(xiàn)圈內(nèi)的電流方向一致，大小相同，線(xiàn)圈之間距離d正好等于圓形線(xiàn)圈的平均半徑 。,設(shè)x為亥姆霍茲線(xiàn)圈中軸線(xiàn)上某點(diǎn)離中心點(diǎn)O處的距離，則亥姆霍茲線(xiàn)圈軸線(xiàn)上任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B為,,,而在亥姆霍茲線(xiàn)圈軸線(xiàn)上中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Bo為,三、雙線(xiàn)圈 若線(xiàn)圈間距d不等于 。設(shè)x為雙線(xiàn)圈中軸線(xiàn)上某點(diǎn)離中心點(diǎn)O處的距離，則雙線(xiàn)圈軸線(xiàn)上任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B為,四、霍爾效應(yīng)、霍爾傳感器,1. 霍爾效應(yīng),把一塊寬為b，厚為d的導(dǎo)電板放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，并在導(dǎo)電板中通以縱向電流I ，此時(shí)在板的橫向兩側(cè)面A、A,之間就呈現(xiàn)出一定的電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢(shì)差UH稱(chēng)霍爾電壓。
3、,RH稱(chēng)為霍爾系數(shù),,2. 霍爾傳感器,,并且傳感器的工作電流已設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)工作電流（定值）。即KHIK（常數(shù)）,UHKB,所以由UH值可得出B的示值。,,【實(shí)驗(yàn)儀器】,一、實(shí)驗(yàn)平臺(tái),二、高靈敏度毫特計(jì),三、數(shù)字式直流穩(wěn)流電源,1、毫特斯拉計(jì) 2、電流表 3、直流電流源 4、電流調(diào)節(jié)旋鈕 5、調(diào)零旋鈕 6、傳感器插頭 7、固定架 8、霍爾傳感器 9、大理石 10、線(xiàn)圈 A、B、C、D為接線(xiàn)柱,【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】,一、測(cè)量前準(zhǔn)備,1. 連接電路，接通電源，開(kāi)機(jī)預(yù)熱10分鐘以上。,2. 用鋁尺和鋼板尺調(diào)整兩線(xiàn)圈位置，使兩線(xiàn)圈共軸且軸線(xiàn)與臺(tái)面中心橫刻線(xiàn)重合，兩線(xiàn)圈距離為R=10.00cm(線(xiàn)圈半徑
4、)，即組成一個(gè)亥姆霍茲線(xiàn)圈.,3. 熟悉傳感器的放置方法。,,二、單線(xiàn)圈軸線(xiàn)上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量,1. 單線(xiàn)圈a軸線(xiàn)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Ba,按圖接線(xiàn)（直流穩(wěn)流電源中數(shù)字電流表已串接在電源的一個(gè)輸出端），只給單線(xiàn)圈a通電，旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋紐，令電流I為100mA。取臺(tái)面中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，通過(guò)O的橫刻線(xiàn)為OX軸。把傳感器探頭從一側(cè)沿OX軸移動(dòng),每移動(dòng)1.00cm測(cè)一磁感應(yīng)強(qiáng)度Ba，測(cè)出一系列與坐標(biāo)x對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Ba .測(cè)量區(qū)域?yàn)?0cm+10cm。,實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)注意毫特計(jì)探頭沿線(xiàn)圈軸線(xiàn)移動(dòng)，每測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)，必須先在直流電流輸出電路斷開(kāi)時(shí)（I=0）調(diào)零后，才測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)。,2. 單線(xiàn)圈b軸線(xiàn)上各
5、點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bb,只給單線(xiàn)圈b通電，旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋紐，令電流I為100mA。以上述同樣的測(cè)量方法，測(cè)出一系列XBb數(shù)據(jù)。測(cè)量區(qū)域?yàn)?10cm+10cm。,3. 在軸線(xiàn)上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)毫特計(jì)探頭，觀察一下該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向：轉(zhuǎn)動(dòng)探頭觀測(cè)毫特計(jì)的讀數(shù)值，讀數(shù)最大時(shí)傳感器法線(xiàn)方向，即是該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。,三、雙線(xiàn)圈軸線(xiàn)上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量,1. 令兩線(xiàn)圈串連，流過(guò)的電流方向一致（紅黑接線(xiàn)柱交錯(cuò)相接），組成亥姆霍茲線(xiàn)圈。然后，旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)旋紐，在同樣電流I=100mA條件下，測(cè)軸線(xiàn)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BR值測(cè)量方法同上。得出的一系列XBR數(shù)據(jù)。測(cè)量區(qū)域?yàn)?10cm+10cm。,2. 分別把雙線(xiàn)圈間距離調(diào)整為d=R/2和d=2R并測(cè)量在電流為I=100mA時(shí)軸線(xiàn)上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度值。測(cè)量方法同上。并將得出的X 、XB2R數(shù)據(jù)。測(cè)量區(qū)域?yàn)?10cm+10cm。,【數(shù)據(jù)處理】,1. 將測(cè)得的單、雙線(xiàn)圈中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與理論公式計(jì)算結(jié)果相比較，看是否一致。,2. 用直角坐標(biāo)紙，在同一坐標(biāo)系作BRX、 Ba X、 Bb X、 Ba + Bb X四條曲線(xiàn)，考察BR X與Ba + Bb X曲線(xiàn)，驗(yàn)證磁場(chǎng)疊加原理,3. 用直角坐標(biāo)紙，在同一坐標(biāo)系作BR X、 X、 B2R X三條曲線(xiàn)，證明磁場(chǎng)疊加原理。,
亥姆霍茲線(xiàn)圈測(cè)磁場(chǎng)
