《大学物理实验》课程教学资源（操作指导）载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场测量

圆线圈和亥姆霍兹线圈磁场测量操作指导【电路图】毫特计电流表QO田O图1圆线圈磁场测量线路图1.连接电路见图1，接通电源，开机预热10分钟以上再进行测量。预热期间进行以下工作。2.把钢尺搭在线圈两端的固定架上，沿线圈的水平直径方向测量，量出线圈架一端内缘到另一端外缘的距离为20cm，如图1所示，则霍尔传感器移动的平面位于经过圆线圈轴线且在水平位置的平面内。3.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10.00cm（线圈半径），即组成一个亥姆霍兹线圈。4.熟悉传感器的放置方法。参考注意事项1。【测量步骤】1、载流圆线圈轴线上各点的磁感应强度的测量。1）将亥姆霍兹线圈中的一个线圈与直流电源连接，调“电流调节旋钮”使测量电流1=100mA。2）将探头盒底部的霍尔传感器对准台面上被测量点，（坐标原点为轴线与直径的交点），沿轴线每隔1.00cm测一个数据（每测量一个数据前，先断开直流电源的输出电路，即电流表显示为零，调节“调零旋钮”，使毫特计显示为零，再接通电源测量）。3）将测得的磁感强度与理论值相比较。0.001.002.003.004.005.00x/cm-1. 00Bg(mT)Bf(mT)AB (mT)

圆线圈和亥姆霍兹线圈磁场测量操作指导 【电路图】 图 1 圆线圈磁场测量线路图 1.连接电路见图 1，接通电源，开机预热 10 分钟以上再进行测量。预热期间 进行以下工作。 2.把钢尺搭在线圈两端的固定架上，沿线圈的水平直径方向测量，量出线圈 架一端内缘到另一端外缘的距离为 20cm，如图 1 所示，则霍尔传感器移动的平 面位于经过圆线圈轴线且在水平位置的平面内。 3.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。 4.熟悉传感器的放置方法。参考注意事项 1。 【测量步骤】 1、载流圆线圈轴线上各点的磁感应强度的测量。 1）将亥姆霍兹线圈中的一个线圈与直流电源连接，调“电流调节旋钮”使 测量电流 。 = 100mAI 2）将探头盒底部的霍尔传感器对准台面上被测量点，（坐标原点为轴线与直 径的交点），沿轴线每隔 测一个数据（每测量一个数据前，先断开直流电 源的输出电路，即电流表显示为零，调节“调零旋钮”，使毫特计显示为零，再 接通电源测量）。 00.1 cm 3）将测得的磁感强度与理论值相比较。 x/cm -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 测 mTB )( 理 mTB )( Δ mTB ）（

2、亥姆霍兹线圈轴线上的各点磁感应强度的测量（1）将两线圈间距d调整至d=10.00cm，组成一个亥姆霍兹线圈。（2）取电流值1=100mA，分别测量两线圈单独通电时，轴线上各点的磁感应强度B（a）和B（b）（以两线圈公共轴线的中点为坐标原点），然后将两线串联（注意磁场方向一致），通相同的电流，测轴上磁感应强度值B（a+b），验证在轴线上的点Ba+b）与B(a)+B(b）的关系。x/cm-5012345-4-3-2-1B(a) /mTB(b) /mT[B(a)+B(b)]/mTB(a+b) /mT（3）确定均匀磁场区域，计算x=0.00cm处磁感应强度的实测值与理论值的相对误差。3、两线圈之间距离为R/2和d=2R时轴线上各点场强的测量分别把双线圈间距离调整为R/2和c2R并测量在电流为I=100mA时轴线上各点磁感应强度值。测量方法同上。测量区域：以两线圈轴线的中点为中心对称测量，R/2时测量8个点，F2R时测量21点。4、在同一直角坐标系中画出d=R/2、d=R和d=2R时线圈轴线处的场强分布曲线。【注意事项】1.注意霍尔传感器的放置方法。由于磁感应强度B是矢量，测量过程中，传感器沿轴线放置时，毫特计可能指示负值，这里为了便于比较、验证叠加原理，统一取其绝对值。2.在调节两线圈时，应注意两线圈是否共轴、轴线是否共与台面中心横刻线重合。为了便于判断，这里给出判断依据（仅供参考）：（1）单线圈B值应关于单线圈的中心点（圆心）左右对称；若以亥姆霍兹线圈轴线的中心点为坐标原点，则点B=0.314mTBs=0.111 mTB=0.225mT（2）双线圈B值应关于双线圈的中心点左右对称；若以双线圈轴线的中心点为坐标原点，则有双线圈距离为附：B=0.425B=0.450 mTBo=0.278 mTmTB=0. 448双线圈距离为R/2时：B=0.573mTBo=0.237 mTmT双线圈距离为2时：B=0.222mTB=0.278Bro=0. 342 mTmT实测数据上下不应超出上述值的3%（为仪器允许误差）。3.测每一点的B值之前，毫特计必须事先调零。4.测双线圈磁场分布时，两线圈应串联

2、亥姆霍兹线圈轴线上的各点磁感应强度的测量 （1）将两线圈间距d调整至 = 00.10 cmd ，组成一个亥姆霍兹线圈。 （2）取电流值 ，分别测量两线圈单独通电时，轴线上各点的磁感 应强度B(a)和B(b)（以两线圈公共轴线的中点为坐标原点），然后将两线串联（注 意磁场方向一致），通相同的电流，测轴上磁感应强度值B（a+b），验证在轴线上 的点B(a+b)与B(a)+B(b)的关系。 = 100mAI x/cm -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 B(a)/mT B(b)/mT [B(a)+B(b)]/mT B(a+b)/mT （3）确定均匀磁场区域，计算 = 00.0 cmx 处磁感应强度的实测值与理论值 的相对误差。 3、两线圈之间距离为 d=R/2 和 d=2R 时轴线上各点场强的测量分别把双线圈 间距离调整为 d=R/2 和 d=2R 并测量在电流为 I=100mA 时轴线上各点磁感应强度 值。测量方法同上。测量区域：以两线圈轴线的中点为中心对称测量， d=R/2 时测量 8 个点，d=2R 时测量 21 点。 4、在同一直角坐标系中画出 d=R/2、d=R 和 d=2R 时线圈轴线处的场强分 布曲线。 【注意事项】 1.注意霍尔传感器的放置方法。由于磁感应强度 B 是矢量，测量过程中，传 感器沿轴线放置时，毫特计可能指示负值，这里为了便于比较、验证叠加原理， 统一取其绝对值。 2.在调节两线圈时，应注意两线圈是否共轴、轴线是否共与台面中心横刻线 重合。为了便于判断，这里给出判断依据（仅供参考）： （1）单线圈 B值应关于单线圈的中心点（圆心）左右对称；若以亥姆霍 兹线圈轴线的中心点为坐标原点，则点 B5=0.314 mT B15=0.111 mT B0=0.225 mT （2）双线圈 B 值应关于双线圈的中心点左右对称；若以双线圈轴线的中 心点为坐标原点，则有 双线圈距离为R时： B0=0.450 mT B10=0.278 mT B5=0.425 mT 双线圈距离为R/2 时： B0=0.573mT B10=0.237 mT B5=0.448 mT 双线圈距离为 2R时： B0=0.222 mT B10=0.342 mT B5=0.278 mT 实测数据上下不应超出上述值的 3％（为仪器允许误差）。 3. 测每一点的 B 值之前，毫特计必须事先调零。 4. 测双线圈磁场分布时，两线圈应串联