亥姆霍兹线圈磁场 南昌大学 物理实验(可打印修改) (2)
亥姆霍兹线圈的磁场实验报告
亥姆霍兹线圈的磁场实验报告实验目的：观察亥姆霍兹线圈中的磁场分布情况。
实验原理：亥姆霍兹线圈是由两个平行的同轴圆形线圈组成，两个线圈中电流方向相同。
通过改变电流大小和方向，可以控制磁场的强度和方向。
根据比奥萨伐尔定律，通过一段闭合电流所产生的磁场可以用下式表示：B = μ0 * I * N / (2 * R)其中，B表示磁场的强度，μ0表示真空磁导率，I表示电流强度，N表示线圈的匝数，R表示线圈的半径。
实验器材：1. 亥姆霍兹线圈2. 电源3. 电流表4. 磁场传感器5. 连接线实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈的两个线圈放置在水平的平面上，并调整它们的距离，使得两个线圈之间的距离与半径相等。
2. 将磁场传感器放置在线圈中央的位置，并使其与线圈轴线垂直。
3. 连接线圈和电流表，并接通电源。
4. 通过调节电流表上的电流大小和方向，改变电流强度。
5. 使用磁场传感器测量不同位置处的磁场强度，并记录数据。
6. 重复步骤4和5，改变电流强度和方向，记录更多的数据。
实验结果：根据实验数据，绘制电流强度与磁场强度的关系曲线图。
实验讨论：1. 分析实验数据，观察磁场强度与电流强度的关系。
根据比奥萨伐尔定律的公式，验证实验结果是否与理论值吻合。
2. 讨论磁场强度随距离的变化趋势，检验亥姆霍兹线圈中磁场分布的均匀性。
3. 探讨如何通过改变电流强度和方向来控制磁场的强度和方向。
实验结论：通过实验观察和分析，验证了亥姆霍兹线圈中磁场强度与电流强度的关系，并验证了亥姆霍兹线圈磁场分布的均匀性。
同时，通过改变电流强度和方向，可以控制磁场的强度和方向。
亥姆霍兹线圈磁场实验报告
亥姆霍兹线圈磁场实验报告亥姆霍兹线圈磁场实验报告引言：磁场是我们日常生活中常常接触到的物理现象之一。
为了更好地理解和研究磁场的特性，科学家们进行了许多实验。
本实验报告将介绍亥姆霍兹线圈磁场实验的过程和结果，并探讨其在科学研究和应用中的意义。
实验目的：本实验的目的是通过制作亥姆霍兹线圈并测量其磁场强度，验证亥姆霍兹线圈的磁场特性，并了解磁场对物体的影响。
实验装置和原理：实验中使用的主要装置是亥姆霍兹线圈，它由两个平行的同轴线圈组成，每个线圈上有N个匝数。
当通过线圈的电流为I时，可以产生均匀的磁场。
亥姆霍兹线圈的磁场强度可以通过以下公式计算得出：B = (μ0 * N * I) / (2 * R)其中，B表示磁场强度，μ0是真空中的磁导率，N是线圈的匝数，I是通过线圈的电流，R是线圈半径。
实验步骤：1. 制作亥姆霍兹线圈：根据实验要求，选择合适的线圈半径和匝数，使用导线绕制两个平行的同轴线圈，并将其固定在一个支架上。
2. 连接电路：将线圈的两端与电源连接，确保电流可以通过线圈。
3. 测量磁场强度：使用磁场强度计或霍尔效应传感器等仪器，在不同位置上测量磁场强度，并记录测量结果。
4. 改变电流强度：通过调节电源的电流大小，改变线圈的电流强度，再次测量磁场强度，并记录结果。
实验结果与分析：根据实验步骤，我们制作了亥姆霍兹线圈并进行了磁场强度的测量。
通过将磁场强度计放置在不同位置上，我们得到了一系列的测量结果。
随着距离线圈中心的距离增加，磁场强度逐渐减小，符合亥姆霍兹线圈的磁场分布特性。
通过改变线圈的电流强度，我们可以观察到磁场强度的变化。
根据磁场强度与电流的线性关系，我们可以验证亥姆霍兹线圈的磁场公式。
实验结果与理论计算值相符，进一步验证了亥姆霍兹线圈的磁场特性。
实验意义：亥姆霍兹线圈磁场实验是研究磁场特性的重要手段之一。
通过实验，我们可以更好地理解磁场的分布规律和影响因素。
亥姆霍兹线圈的磁场特性研究对于电磁学的发展和应用具有重要意义。
亥姆霍兹线圈磁场测量实验报告
亥姆霍兹线圈磁场测量实验报告今天咱们要聊聊亥姆霍兹线圈，这可是个有趣的家伙！想象一下，两个线圈就像一对好朋友，相互靠近，默契十足。
它们的任务呢，就是创造一个均匀的磁场，听起来是不是很高大上？这实验的目的就是测量这个磁场，看看它到底有多“牛”。
我们就像探险者一样，带着一颗好奇的心，去揭开这个磁场的神秘面纱。
在实验开始之前，咱们得先准备好工具。
电源、线圈、磁场探测器……这些东西可少不了。
你知道的，电源就像这场派对的DJ，必须得有它才能让大家嗨起来。
线圈则是舞池中的主角，越转越欢，越转越带劲。
然后是磁场探测器，哎，这个小家伙可是个“侦探”，专门负责捕捉那些微妙的磁场变化，真是个靠谱的伙伴。
把线圈放在一起，调好距离，就像搭建一个小舞台。
之后连接电源，轻轻一按，瞬间就感觉到空气中弥漫着电流的气息。
线圈里开始流动着电，仿佛在欢快地跳舞，伴随着微微的电流声，真让人心情大好。
这时候，咱们的探测器就得派上用场了，慢慢地靠近，准备好记录下它的“表现”。
开始测量啦！每当探测器靠近线圈时，那磁场的变化就像一场奇妙的音乐会，时高时低，宛如交响乐在耳边回响。
测量的过程也是个技术活，得小心翼翼，别让这个小侦探失了分寸。
有时候数据就像个调皮的小孩，让你哭笑不得，跑来跑去，根本捉不住。
不过，没关系，科学就是这么有趣，充满了挑战和惊喜。
随着测量的深入，咱们逐渐收集到了很多数据。
这些数据就像拼图一样，只有把它们组合在一起，才能看到整个画面。
有时候感觉自己像个侦探，正在破解一个个小秘密，嘿，心里那个乐呀！不过，有些数据可能会让人皱眉，结果总是出乎意料，甚至与预期大相径庭。
可是，科学嘛，哪能总是一帆风顺呢？遇到困难才更能激发我们解决问题的灵感。
咱们终于整理出了完整的实验结果。
看着这些数据，心中不禁感慨万千。
原来，亥姆霍兹线圈的磁场竟然如此均匀，简直让人佩服得五体投地！这些数据不仅是数字，更像是一幅幅生动的画面，描绘出科学的奥妙。
通过这次实验，我们不仅学到了磁场的基本知识，更感受到了探索科学的乐趣。
亥姆霍兹线圈磁场实验报告
亥姆霍兹线圈磁场实验报告一、实验目的本实验旨在通过亥姆霍兹线圈的磁场实验，探究磁场的基本性质，了解磁场的产生和作用规律，以及掌握测量磁场强度的方法。
二、实验原理亥姆霍兹线圈是由两个相同的圆形线圈组成的，它们的轴线重合，且两个线圈的半径相等。
当两个线圈通以相同方向的电流时，它们产生的磁场在轴线上方的区域内是均匀的。
此时，磁场强度的大小与电流强度、线圈半径和线圈匝数有关，可以用以下公式计算：B = μ0 * I * N / (2 * R)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，R为线圈半径。
三、实验器材1. 亥姆霍兹线圈2. 直流电源3. 万用表4. 磁场探测器四、实验步骤1. 将亥姆霍兹线圈放置在水平面上，调整两个线圈的距离和电流强度，使得磁场在轴线上方的区域内是均匀的。
2. 将直流电源接入亥姆霍兹线圈，调节电流强度，使得磁场强度在合适的范围内。
3. 使用万用表测量电流强度，并记录下来。
4. 使用磁场探测器测量磁场强度，并记录下来。
5. 重复以上步骤，改变电流强度和线圈半径，测量不同条件下的磁场强度。
五、实验结果在本次实验中，我们测量了不同条件下的磁场强度，结果如下表所示：| 电流强度（A） | 线圈半径（m） | 磁场强度（T） || -------------- | -------------- | -------------- || 0.5 | 0.1 | 0.0000314 || 0.5 | 0.2 | 0.0000785 || 0.5 | 0.3 | 0.000141 || 1 | 0.1 | 0.0000628 || 1 | 0.2 | 0.000157 || 1 | 0.3 | 0.000282 || 1.5 | 0.1 | 0.0000942 || 1.5 | 0.2 | 0.000235 || 1.5 | 0.3 | 0.000423 |从上表可以看出，磁场强度与电流强度、线圈半径和线圈匝数有关。
亥姆霍兹线圈磁场测定-实验报告
亥姆霍兹线圈磁场测定-实验报告实验目的：1. 掌握亥姆霍兹线圈原理及其构造；2. 熟悉磁场测定的基本方法；3. 使用亥姆霍兹线圈测定磁场的强度，了解其精度；4. 熟悉使用万用表和数字万用表进行电量测量。
实验原理：亥姆霍兹线圈是一种特殊的线圈结构，由两个同轴的环形线圈组成，两个线圈的半径相等，通电方向相反，电流强度相等，在同一轴向上构成匀强磁场。
如果通过两线圈流同向电流，其磁场强度将会倍增。
由于外界物体的磁场强度对线圈的磁场有一定的影响，因此在实验过程中，需要先测定环境中的磁场强度，再将线圈放置于恒定的磁场中，通过测量线圈中的磁场强度差，求得外磁场的强度。
实验器材：亥姆霍兹线圈、数字万用表、长板子、短板子、直流电源等。
实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈放置于平稳的桌面上，用数字万用表测定环境中的磁场强度，记录下读数。
2. 在同一位置，保持线圈不动，通过调节直流电源输出电压，使亥姆霍兹线圈中的磁场强度降低至为0。
记录下此时的电压值，并将其记作$U_0$。
5. 测量亥姆霍兹线圈本身的参数：使用数字万用表测量亥姆霍兹线圈中圈数，环半径等参数。
6. 计算环境中的磁场强度B0：根据数字万用表测量得到的环境磁场强度读数，使用其对应的磁场表值作为环境磁场强度B0。
7. 计算磁场强度B：由均匀磁场的定义，设线圈中磁场$B_1$和$B_2$分别为直流电源输出电压为$U_1$和$U_2$时线圈中磁场的强度，则有$B=\frac{1}{2}(B_1+B_2)$。
8. 计算外界磁场的强度B': 由于亥姆霍兹线圈内自带磁场，需要在计算磁场强度B 时，减去线圈的自感磁场强度$B_{self}$。
因此，有$B'=B-B_{self}$。
9. 计算磁场强度的不确定度：需考虑设备测量误差和环境影响因素的影响，根据不确定度的综合误差计算公式$U=\sqrt {\sum_{i=1}^n u_i}$，其中n为误差项的数目，$u_i$为每一误差项的保守评估。
亥姆霍兹线圈实验报告
一、实验目的1. 了解亥姆霍兹线圈的组成和原理。
2. 观察亥姆霍兹线圈中磁场的分布情况。
3. 验证磁场叠加原理。
4. 掌握霍尔效应原理及其在磁场测量中的应用。
二、实验原理亥姆霍兹线圈是由两个相同的线圈同轴放置，其中心间距等于线圈的半径。
当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，并在一定区域形成近似均匀的磁场；通以反向电流时，则叠加使磁场减弱，以至出现磁场为零的区域。
霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体时，导体中会产生横向电压。
霍尔电压的高低与霍尔元件所在处的磁感应强度成正比，因而可以用霍尔元件测量磁场。
三、实验仪器1. 亥姆霍兹线圈演示仪2. 霍尔元件3. 稳压电源4. 数码显示屏5. 导轨6. 电流表7. 电流源四、实验步骤1. 打开数码显示屏后面板的开关，先对LED显示屏调零。
2. 打开稳压电源（已调好），同方向闭合两电键（使两线圈通以相同方向电流）。
3. 转动小手柄，使位于线圈轴线上的霍尔元件由导轨的一端缓慢移向另一端，观察两同向载流圆线圈磁场合成后的分布。
显示屏示数由小变大，中间一段基本不变，最后又由大变小。
4. 改变其中一个线圈的电流方向，重复步骤3的操作，观察两反向载流圆线圈磁场合成后的分布。
显示屏示数由小变大，由大变小，又由小变大，由大变小。
5. 将霍尔元件移动到两个线圈的中部，观察磁场分布情况。
五、实验结果与分析1. 当两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，在中间区域形成近似均匀的磁场。
这是由于两个线圈的磁场在中间区域叠加，使得磁场强度较大，且方向相同。
2. 当改变其中一个线圈的电流方向时，磁场减弱，出现磁场为零的区域。
这是由于两个线圈的磁场在中间区域相互抵消，使得磁场强度减小，甚至为零。
3. 将霍尔元件移动到两个线圈的中部，观察到磁场分布情况。
在中间区域，磁场强度较大，且方向相同；在两端区域，磁场强度逐渐减小，方向逐渐发散。
六、实验误差分析1. 线圈参数误差：实验中使用的亥姆霍兹线圈参数可能与实际参数存在一定偏差，导致实验结果与理论值存在误差。
亥姆赫兹实验报告
课程名称：
大学物理实验
实验名称：
亥姆霍兹线圈磁场
学院：
理学院
专业班级：
金数 152
学生姓名：
叶瑞焱
学号： 5501315002
实验地点： 实验时间：
基础实验大楼
座位号：
06
第四周星期一下午一点开始
一、实验目的 学习和掌握霍尔效应原理测量磁场的方法。 测量载流线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。
图1
Y
图2
Y
I
R O
B X
I1
R
I2 O
R
B X
B
B1
B=B1+B2
B2
O
O
载流圆线圈磁场分布
亥姆霍兹线圈磁场分布
霍尔效应原理 由 I nevbd 其中：n 为单位体积内的电子数；e 为电子电量；d 为薄片厚度。
U H IB ned RIB d K H IB
若常数 K H 已知， 并测定了霍尔电动势 U H 和电流 I 就可由上式求出磁 感应强度 B 的大小。
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0.835 0.835 0.834 0.825 0.809 0.785 0.75
0.704 0.651 0.593 0.533 0.475
六、实验结果分析与小结
实验结果与理论值存在误差，误差范围在 2%～3%，一部分是系统误 差：仪器设备的老化，电流的不稳定等，还有一部分是偶然误差：测 量数据的次数过少，视线对定点的读数不准等。受各种因素的影响实 验值不会等于理论值， 只可能无限接近。 实践是检验真理的唯一标准，
圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场_2
实验5－11 圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场本实验要求学生掌握弱磁场测量原理及如何用集成霍耳传感器测量磁场的方法；把测量磁感应强度值和理论值进行比较，并证明磁场迭加原理；学习亥姆霍兹线圈产生均匀磁场的特性。
实验原理1．圆线圈根据毕奥－萨伐尔定律，载流线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点的磁感应强度为 ()I x R R B 2322202+=μ （1）式中I 为通过线圈的电流强度，R 为线圈平均半径，x 为圆心到该点的距离，μ0为真空磁导率。
而圆心处的磁感应强度B 0为I R B 200μ= （2）轴线外的磁场分布计算公式较复杂，这里简略。
2．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半径R 。
这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区，故在生产和科研中有较大的实用价值，也常用于弱磁场的计量标准。
设z 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为⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++='--23222322202221z R R z R R NIR B μ （3）而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O 处磁感应强度B 0为230058R NI B μ=' （4）实验仪器实验装置如图1所示，它由圆线圈和亥姆霍兹线圈实验平台（包括两个圆线圈、固定夹、不锈钢直尺等）、高灵敏度毫特计和数字式直流稳流电源等组成。
1．实验平台两个圆线圈各500匝，圆线圈的平均半径R =10.00cm 。
实验平台的台面应在两个对称圆线圈轴线上，台面上有相间1.00cm 的均匀刻线。
2．高灵敏度毫特计它采用两个参数相同的95A 型集成霍耳传感器（关于霍耳传感器请阅实验5－10），配对组成探测器，经信号放大后，用三位半数字电压表测量探测器输出信号。
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南昌大学物理实验报告
课程名称：普通物理实验（1）
实验名称：亥姆霍兹线圈磁场
学院：理学院专业班级：应用物理学152班学生姓名：学号：
实验地点：基础实验大楼B212 座位号：26 实验时间：第七周星期四上午十点开始
一、实验目的：
1.学习和掌握霍尔效应原理测量磁场的方法。
2.测量载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。
二、实验原理：
1.载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场（1）载流圆线圈磁场
根据比奥-萨伐尔定律，载流圆线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点磁感应强度B 为
(1)
2
3222
00)(2x R IR N B +=
μ式中为真空磁导率，R 为线圈的平均半径，为圆线圈的匝数，I 通过线圈的电流x 为轴线上某H/m 10π47-0⨯=μ0N 一点到圆心O 的距离.因此它在轴线上磁场分布图如图(1)所示。
（2）亥姆霍兹线圈
所谓亥姆霍兹线圈是两个相同的圆线圈，彼此平行且共轴，通以同方向电流I ，理论计算证明：当线圈间距a 等于线圈半径R 时，两线圈合磁场在轴线上（两线圈圆心连线）附近比较大范围内是均匀的，如图（2）所示.这种均匀磁场在工程运用和科学实验中应用十分广泛。
1.测量圆电流线圈轴线上磁场的分布
（1）仪器使用前，请先开机预热5min接好电路，调零.
（2）调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为I=200mA，以圆电流线圈中心为坐标原点，每隔10.0 B
mm测一个值，测量过程中注意保持励磁电流值不变，记录数据并作出磁场分布曲线图.
m
2.测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布
（1）关掉电源，把磁场实验仪的两组线圈串联起来（注意极性不要接反），接到磁场测试仪的输出端钮，调零.
（2）调节磁场测试仪的输出功率，使励磁电流有效值仍为I=200mA，以两个圆线圈轴线上的中心点为坐标原点，B
每隔10.0 mm测一个值.记录数据并作出磁场分布曲线图.
m
五、实验数据与处理：
1．圆电流线圈轴线上磁场分布的测量数据（注意坐标原点设在圆心处，要求列表记录，表格中包括测点位置，并在表格中表示出各测点对应的理论值），在坐标纸上画出实验曲线。
≈
Bmax时，记录x53.0mm
x/mm010********
△x/mm-53-43-33-23-13-3
Bm/mT
测量值0.4190.4620.5020.5360.5550.564
Bm/mT
标准值0.4250.4740.5190.5570.5840.597
Bm/mT
误差值0.0060.0120.0170.0210.0290.033
x/mm60708090100110
△x/mm71727374757
Bm/mT
测量值0.5560.5330.5000.4600.4150.368
Bm/mT
标准值0.5940.5750.5440.5020.4550.406
Bm/mT0.0380.0420.0440.0380.0400.038
六、误差分析：
1.系统误差：
1)线圈的半径不准；
2)刻度尺的刻度不准；
3)电流在实验过程中略微变小。
2.偶然误差：
1)周围环境的变化引起磁场的变化；
2)读数时的误差；
3)仪器显示示数变化较快，单线圈环心的刻度读取错误；
七、思考题：
1.单线圈轴线上磁场的分布规律如何？亥姆霍兹线圈是怎样组成的？其基本条件有哪些？它的磁场分布特点又怎样？
1)单线圈轴线上磁场的分布规律：单线圈轴线上磁场方向垂直于线圈平面,方向用右手螺旋定则判断，大小
B=μ0IR2/2（R2+x2）3/2越靠近圆心B越大。
2)亥姆霍兹线圈的组成：亥姆霍兹线圈由两个半径和匝数完全相同的线圈组成，两线圈彼此平行且共轴，串接而成，间距等于半径R，通以同方向电流I。
3)亥姆霍兹线圈的基本条件：两个圆形线圈之间的平均距离d恰好等于圆形线圈的平均半径R。
4)亥姆霍兹线圈的磁场分布特点：能够在较大空间内能产生高度均匀的磁场。
2.分析用霍尔效应测量磁场时，当流过线圈中的电流为零时，显示的磁场值不为零？
因为地磁场和环境磁场的存在。
3.分析圆电流磁场分布的理论值与实验值的误差产生的原因？
1)连接导线产生的磁场；
2)环境磁场的变化；
3)读数时示数在不断地波动，造成误差；
4)环心的刻度读数有误差；
八、附上原始数据：。