《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）电磁学——亥姆霍兹线圈测磁场

亥姆霍兹线圈测磁场内蒙古科技大学物理实验中心

亥姆霍兹线圈测磁场 内蒙古科技大学物理实验中心

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亥姆霍兹线圈测磁场 ◼ 实验目的 ◼ 实验原理 ◼ 实验仪器 ◼ 实验内容 ◼ 数据处理

亥姆霍兹线圈测磁场【实验目的】1.测亥姆霍兹线圈在轴线上的磁场分布。2.测载流圆线圈在轴线上的磁场分布，验证磁场叠加原理。3.比较两载流圆线圈距离不同时轴线上磁场分布情况

亥姆霍兹线圈测磁场 【实验目的】 1. 测亥姆霍兹线圈在轴线上的磁场分布。 2. 测载流圆线圈在轴线上的磁场分布，验证磁场叠加 原理。 3. 比较两载流圆线圈距离不同时轴线上磁场分布情况

【实验原理）圆线圈、载流圆线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上磁场B(x)情况如图。根据毕奥萨伐尔定律轴线上某点的磁感应强度B为o·R?B=2(R? +x)3/2 N . /而圆心处的磁感应强度为uoN.IB。 =2R

【实验原理】 一、圆线圈 载流圆线圈在轴线（通过圆心 并与线圈平面垂直的直线）上磁场 情况如图。根据毕奥萨伐尔定律， 轴线上某点的磁感应强度B为 B(x) O x N I R x R B  +  = 2 2 3 / 2 2 0 2( )  而圆心处的磁感应强度为 N I R B =  2 0 0 

亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，每一线圈N匝B(x)两线圈内的电流方向一致，大小相同线圈之间距离d正好等于圆形线圈的平均半径设x为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点0处的距离则亥姆霍兹线圈轴线上任一点的磁感应强度大小B为左+R+(-)Ho·N.I.R?R? +B-+x-明

二、亥姆霍兹线圈 亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且 连通的共轴圆形线圈，每一线圈 N匝， 两线圈内的电流方向一致，大小相同， 线圈之间距离 d正好等于圆形线圈的 平均半径 。 R B(x) O x 设 x为亥姆霍兹线圈中轴线 上某点离中心点 O处的距离， 则亥姆霍兹线圈轴线上任一点 的磁感应强度大小 B ′为 3/ 2 3/ 2 2 2 2 2 2 0 1 2 2 2 R R B N I R R x R x  − −              =    + + + + −                          

而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O处磁感应强度大小B。为8·N.I553/2R三、双线圈若线圈间距d不等于R。设x为双线圈中轴线上某点离中心点0处的距离，则双线圈轴线上任一点的磁感应强度大小B”为*+(+)]"[R+(--)]R? +o·N.I.R?L1o

而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O处磁感应强度 大小Bo ′为 0 0 3/ 2 8 5 N I B R     = 三、双线圈 若线圈间距d不等于 。设x为双线圈中轴线上 某点离中心点O处的距离，则双线圈轴线上任一点 的磁感应强度大小B〞为 R 3/ 2 3/ 2 2 2 2 2 2 0 1 2 2 2 d d B N I R R x R x  − −              =    + + + + −                          

四、霍尔效应、霍尔传感器Fm1.霍尔效应把一块宽为b，厚为d的导电板放在磁感应强度为B的磁场中，并在导电板中通以纵向电流I，此时在板的横向两侧面A、A之间就呈现出一定的电势差，这一现象称为霍尔效应，所产生的电势差U.称霍尔电压IBUH= RH-dR称为霍尔系数

四、霍尔效应、霍尔传感器 1. 霍尔效应 υd Fe Fm I d UH A A' B d v F m F e b 把一块宽为b，厚为d的导电板放在磁感应强度为B 的磁场中，并在导电板中通以纵向电流I ，此时在板的 横向两侧面A、A′ ,之间就呈现出一定的电势差，这一现 象称为霍尔效应，所产生的电势差UH称霍尔电压。 H H IB U R d = RH称为霍尔系数

2.霍尔传感器IBUH= RH=K,IBC并且传感器的工作电流已设定为标准工作电流（定值）。即KI=K（常数）UH=KB所以由U值可得出B的示值

2. 霍尔传感器 H H H IB U R K IB d = = 并且传感器的工作电流已设定为标准工作电流 （定值）。即KHI＝K（常数） UH ＝KB 所以由UH值可得出B的示值

【实验仪器】一、实验平台、高灵敏度毫特计三、数字式直流稳流电源10AB1、毫特斯拉计2电流表3~直流电流源4、电流调节旋钮5、调零旋钮6、传感器插头7-固定架8霍尔传感器9、大理石10、线圈A、B、C、D为接线柱83E

【实验仪器】 一、实验平台 二、高灵敏度毫特计 三、数字式直流稳流电源 1、毫特斯拉计 2、电流表 3、直流电流源 4、电流调节旋钮 5、调零旋钮 6、传感器插头 7、固定架 8、霍尔传感器 9、大理石 10、线圈 A、B、C、D为接线柱

【实验内容】一、测量前准备1.连接电路，接通电源，开机预热10分钟以上。2.用铝尺和钢板尺调整两线圈位置，使两线圈共轴且轴线与台面中心横刻线重合，两线圈距离为R-10.00cm（线圈半径），即组成一个亥姆霍兹线圈3.熟悉传感器的放置方法

【实验内容】 一、测量前准备 1. 连接电路，接通电源，开机预热10分钟以上。 2. 用铝尺和钢板尺调整两线圈位置，使两线圈共 轴且轴线与台面中心横刻线重合，两线圈距离为 R=10.00cm(线圈半径)，即组成一个亥姆霍兹线圈. 3. 熟悉传感器的放置方法