大物實(shí)驗(yàn)報(bào)告-亥姆霍茲

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1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)亥姆霍茲實(shí)驗(yàn)課程名稱:實(shí)驗(yàn)名稱:學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí):車輛152學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):5902415057實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓座位號(hào):20一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模??學(xué)習(xí)和掌握霍爾效應(yīng)原理測(cè)■磁場(chǎng)的方法。Z測(cè)■載流圓線圈和亥姆霍茲線圈的軸線上的磁場(chǎng)分布。二、實(shí)驗(yàn)原理：1.載流圓線圈與亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)：(1)載流圓線圈：根據(jù)比奧一薩伐爾定律，載流圓線圈在軸線上某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為5712依2+用2)「式中沖=4兀hFh/ui為真空磁導(dǎo)率，&為線圈的平均半徑，M為圓線圈匝數(shù)，I為通過(guò)線圈的電流,X為軸線上某一點(diǎn)到圓心0的距離，因此他在軸線上磁場(chǎng)分布

2、圖如圖25-1所示。(2)亥姆霍茲線圈：所謂亥姆霍茲線圈是2個(gè)相同的圓線圈，彼此平行且共軸，通以同方向的電流T,理論計(jì)算證明：當(dāng)線圈間距a等于線圈半徑R時(shí)，2線圈合磁場(chǎng)在軸線上附近佼大范闔內(nèi)是均勻的，如圖25-2所示，這種均勻磁場(chǎng)在工程運(yùn)用和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用十分廣泛。AB圖25?1載流圓線圈磁場(chǎng)分布圖25?2亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)分布1.崔爾效應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)：將通有電流I的導(dǎo)體至于磁場(chǎng)屮，則在垂直于電流I和磁場(chǎng)B方向上將產(chǎn)生一個(gè)附加電勢(shì)差，這一現(xiàn)象是霍爾于1879年首先發(fā)現(xiàn)的，故而稱霍爾效應(yīng)，電勢(shì)差Uh稱為霍爾電壓?！?其中，材料寬b,厚d,載流子濃度n,載流子速度v,通過(guò)材料電流

3、I?；魻栯妷海哄e(cuò)誤!未找到引用源。；其中，霍爾系數(shù)Rh，霍爾靈敏度Kh。本實(shí)驗(yàn)使用霍爾效應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)，并且本實(shí)驗(yàn)使用的儀器用集成霍爾元件，已經(jīng)于顯示模塊聯(lián)調(diào)，直接顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度。三、實(shí)驗(yàn)儀器:亥姆霍茲線圈實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1.測(cè)量圓電流線圈軸線上磁場(chǎng)的分布(1)儀器使用前，請(qǐng)先開(kāi)機(jī)預(yù)熱5min接好電路，并調(diào)零。(2)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀的輸出功率，使勵(lì)磁電流有效值I=200mA,以圓電流線圈中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，每隔10.0mm測(cè)一個(gè)Bm值，測(cè)量過(guò)程中注意保持勵(lì)磁電流值不變，記錄數(shù)據(jù)并做出磁場(chǎng)分布曲線圖。2.測(cè)量亥姆霍茲線圈軸線上磁場(chǎng)的分布(1)關(guān)掉電源，把磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀的2組線圈

4、串聯(lián)起來(lái)，接到磁場(chǎng)測(cè)試儀的輸出端鈕，調(diào)零。(2)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)測(cè)試儀的輸出功率，使勵(lì)磁電流有效值仍然為I=200mAo以2哥圓線圈軸線上的中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，每隔10.0mm測(cè)一個(gè)乩值，記錄數(shù)據(jù)并做出磁場(chǎng)分布曲線圖。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理:載流圓線圈刻度(mm)1101009080706050實(shí)測(cè)(mt)0.3730.4110.4560.4980.5290.5490.554理論(mt)0.4060.4550.5010.5430.5750.5940.591亥lj度(mm)403020100-1053實(shí)測(cè)(ml)0.5480.5280.4950.4570.4130.3700.556理論

5、(mt)0.5850.5570.5190.4740.4250.3770.598亥姆霍茲線圈刻度(mm)-110-100-90-80-70-60-50實(shí)測(cè)(mt)0.4900.5450.6100.6620.7140.7540.787刻度(mm)-40-30-20-1001020實(shí)測(cè)(mt)0.8100.8190.8250.8260.8260.8250.824刻度(mm)30405060708090實(shí)測(cè)(mt)0.8170.8060.7810.7520.7060.6590.593刻度(mm)100110實(shí)測(cè)(mt)0.5300.481六、誤差分析：1.溫度變化導(dǎo)致繞組阻抗變

6、化導(dǎo)致的電流不穩(wěn)定2.壞境干擾磁場(chǎng)，導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。七、思考題：1?單線圈軸線上磁場(chǎng)的分布規(guī)律如何？亥姆霍茲線圈是怎樣組成的？其基本條件有哪些？他的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)又怎樣？答：磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，方向由右手螺旋定則判斷。亥姆霍茲線圈為兩個(gè)相同線圈彼此平行且共軸，使線圈上通以同方向電流I。磁場(chǎng)分布特點(diǎn)是：在內(nèi)部產(chǎn)生均勻度較高的磁場(chǎng)，一般長(zhǎng)螺線管的均勻度要優(yōu)于亥姆崔線圈，但對(duì)兩者都可以加補(bǔ)償線圈來(lái)得到很高的均勻度。2?分析用霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)，當(dāng)流過(guò)線圈的電流為零時(shí)，顯示的磁場(chǎng)值不為零？答：因?yàn)樗鶞y(cè)磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)變化會(huì)引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此有了數(shù)據(jù)，而霍爾效應(yīng)利用霍爾元

7、件，通過(guò)測(cè)量電壓來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)值，所以不為零。1.分析圓電流磁場(chǎng)分布的理論值和實(shí)驗(yàn)值的誤差產(chǎn)生原因？答;測(cè)量設(shè)備，環(huán)境因素都有可能使理論值和實(shí)驗(yàn)值Z間產(chǎn)生誤差。八、附上原始數(shù)據(jù)：