亥姆霍兹线圈实验报告
亥姆霍兹线圈磁场的测量实验报告
亥姆霍兹线圈磁场的测量实验报告
亥姆霍兹线圈是- -对相同的、共轴的、彼此平行的各有N匝的圆环电流。
当它们的间距正好等于其圆环半径R时，称这对圆线圈为亥姆霍兹线圈。
在亥姆霍兹线圈的两个圆电流之间的磁场比较均匀。
在生产和科研中经常要把样品放在均匀磁场中作测试，利用亥姆霍兹线圈是获得-种均匀磁场的比较方便的方法。
一、实验目的
1.熟悉霍尔效应法测量磁场的原理。
2.学会亥姆霍兹磁场实验仪的使用方法。
3.测量圆线圈和亥姆霍兹线圈上的磁场分布，并验证磁场的叠加原理
二、实验原理
同学们注意，根据自己的理解，适当增减，不要太多，有了重点就可以了。
1.霍尔器件测量磁场的原理
如图3- -8--1 所示，有一N型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L，宽为b，厚为d,其四个侧面各焊有-一个电极1、2、3、4。
将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I，电流密度为J，则电子将沿负J方向以速度ve运动，此电子将受到垂直方向磁场B的洛仑兹力=ev。
B作用，造成电子在半导体薄片的1
测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。
因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场g，该电场对电子的
作用力F。
=eEx与序=evgB反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压Uz，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压Uz叫霍尔电压，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。
亥姆霍兹线圈实验报告
亥姆霍兹线圈实验报告实验目的：本实验旨在通过对亥姆霍兹线圈的实验研究，探究其在物理学中的应用和原理，以及对磁场的产生和控制。
实验原理：亥姆霍兹线圈是由两个相同半径的同轴圆线圈组成，通过通电产生均匀磁场。
两个线圈之间的距离和电流的大小可以调节，从而控制磁场的强度和方向。
亥姆霍兹线圈可以被广泛应用于物理学实验和研究中，如电子束轨迹的研究、磁场对粒子的影响等。
实验材料和仪器：1. 亥姆霍兹线圈。
2. 直流电源。
3. 磁场测量仪。
4. 实验样品。
实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈连接至直流电源，调节电流大小和方向，使得线圈产生均匀磁场。
2. 使用磁场测量仪测量线圈产生的磁场强度和方向。
3. 将实验样品置于线圈中，观察其在磁场中的受力情况。
4. 调节线圈之间的距离和电流大小，观察磁场的变化对实验样品的影响。
实验结果：通过实验测量和观察，我们得出了以下结论：1. 亥姆霍兹线圈产生的磁场强度和方向可以通过调节电流大小和方向来控制。
2. 实验样品在不同磁场条件下表现出不同的受力情况，验证了磁场对物质的影响。
实验应用：亥姆霍兹线圈在物理学研究和应用中具有重要意义，其均匀磁场的特性使得其可以被广泛应用于磁场实验和研究中。
同时，亥姆霍兹线圈也被应用于医学成像、粒子加速器等领域。
总结：通过本次实验，我们对亥姆霍兹线圈的原理和应用有了更深入的了解，同时也掌握了实验操作和数据处理的方法。
亥姆霍兹线圈作为一种重要的实验工具，对于物理学研究和应用具有重要意义。
结语：通过本次实验，我们对亥姆霍兹线圈的原理和应用有了更深入的了解，同时也掌握了实验操作和数据处理的方法。
亥姆霍兹线圈作为一种重要的实验工具，对于物理学研究和应用具有重要意义。
希望通过今后的学习和实践，能够更好地应用亥姆霍兹线圈，推动物理学领域的发展和进步。
亥姆霍兹线圈实验报告
亥姆霍兹线圈实验报告亥姆霍兹线圈实验报告引言：亥姆霍兹线圈是一种由两个同轴圆形线圈组成的实验装置，广泛应用于物理学、电子学以及医学等领域。
本实验旨在通过观察亥姆霍兹线圈在不同电流条件下的磁场分布，探究其在磁场研究中的应用。
实验目的：1. 了解亥姆霍兹线圈的基本结构和工作原理；2. 掌握亥姆霍兹线圈的实验操作方法；3. 研究不同电流条件下亥姆霍兹线圈的磁场强度分布。
实验装置：1. 亥姆霍兹线圈：由两个同轴圆形线圈组成，线圈间距与半径相等；2. 电源：提供电流供给；3. 磁场测量仪器：如磁力计或霍尔效应传感器。
实验步骤：1. 将亥姆霍兹线圈放置在水平桌面上，并调整两个线圈的间距与半径相等；2. 将电源与亥姆霍兹线圈相连，确保电流正常通路；3. 将磁场测量仪器放置在亥姆霍兹线圈的中心位置，并进行校准；4. 开始实验前，先设置电流大小为零，观察磁场测量仪器的示数是否为零；5. 逐步增加电流，记录不同电流下磁场测量仪器的示数；6. 根据记录的数据，绘制电流与磁场强度的关系曲线。
实验结果：通过实验观察和数据记录，我们得到了电流与磁场强度之间的关系曲线。
根据曲线的形状，我们可以得出以下结论：1. 在亥姆霍兹线圈内部，磁场强度随着电流的增大而增大；2. 在亥姆霍兹线圈中心位置，磁场强度较为均匀，呈现出近似于匀强磁场的分布；3. 在亥姆霍兹线圈外部，磁场强度随着距离线圈中心的增加而减小。
讨论：亥姆霍兹线圈的实验结果与理论预期相符。
根据安培定律和比奥-萨伐尔定律，我们可以推导出亥姆霍兹线圈内部的磁场强度与电流的关系。
在实验中，我们观察到了磁场强度与电流成正比的关系，这与理论计算结果一致。
亥姆霍兹线圈的磁场分布特性使其在物理学研究中具有广泛的应用。
例如，在粒子加速器中，亥姆霍兹线圈可以用来产生稳定的磁场，用于粒子束的聚焦和偏转。
在医学影像学中，亥姆霍兹线圈被用于磁共振成像（MRI）设备中，通过产生均匀的磁场来激发人体组织中的核磁共振信号。
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。
亥姆霍兹线圈磁场测定实验报告模板
B(x) x O图3.3.1 载流线圈轴线上磁场B(x) xO 图3.2.2 亥姆霍兹线圈轴线上磁场实验预习部分 一、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。
二、实验仪器设备：FD-HM-І型磁场测定仪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、铝尺）、高灵敏度毫特计和数字式直流稳流电源等组成。
三、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1。
根据毕奥萨伐尔定律，轴线上某点的磁感应强度B 为I N x R R B ⋅+⋅=2/32220)(2μ （3.3.1）式中I 为通过线圈的电流强度，N为线圈匝数，R 线圈平均半径，x 为圆心到该点的距离，0μ为真空磁导率。
而圆心处的磁感应强度0B 为I N R B ⋅=200μ（3.3.2）轴线外的磁场分布情况较复杂，这里简略。
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 。
其轴线上磁场分布情况如图3.3.2所示，虚线为单线圈在轴线上的磁场分布情况。
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xB (x )OB (x )x O实验预习部分线上任一点的磁感应强度大小B '为3/23/22222201222R R B N I R R x R x μ--⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎪⎪'=⋅⋅⋅++++-⎢⎥⎢⎥⎨⎬ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭（3.3.3）而在亥姆霍兹线圈轴线上中心O 处磁感应强度大小'0B 为003/285N IB Rμ⋅⋅'= （3.3.4）三、双线圈若线圈间距d 不等于R 。
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。
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亥姆霍兹线圈实验报告
【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
一半径为Ｒ，通以电流Ｉ的圆线圈，轴线上磁场的公式为
（1-1）
式中N0为圆线圈的匝数，X为轴上某一点到圆心O的距离。
它的磁场分布图如图1-1所示。
（2）亥姆霍兹线圈
所谓亥姆霍兹线圈为两个相同线圈彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流Ｉ，理论计算证明：线圈间距a等于线圈半径R时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，如图1-2所示。
2．霍尔效应法测磁场
（1）霍尔效应法测量原理
将通有电流I的导体置于磁场中，则在垂直于电流I和磁场B方向上将产生一个附加电位差，这一现象是霍尔于1879年首先发现，故称霍尔效应。
电位差U H称为霍尔电压。
如图3-1所示N型半导体，若在MN两端加上电压U，则有电流I沿X轴方向流动（有速度为V运动的电子），此时在Z轴方向加以强度为B的磁场后，运动着的电子受洛伦兹力F B的作用而偏移、聚集在S平面；同时随着电子的向S平面（下平面）偏移和聚集，在P平面（上平面）出现等量的正电荷，结果在上下平面之间形成一个电场E H（此电场称之为霍尔电场）。
这个电场反过来阻止电子继续向下偏移。
当电子受到的洛伦兹力和霍尔电场的反作用力这二种达到平衡时，就不能向下偏移。
此时在上下平面（S、P平面）间形成一个稳定的电压U H（霍尔电压）。
（2）霍尔系数、霍尔灵敏度、霍尔电压
设材料的长度为l，宽为b，厚为d，载流子浓度为n，载流子速度v，则与通过材料的电流I有如下关系：
I=nevbd
霍尔电压 U H=IB/ned=R H IB/d=K H IB
式中霍尔系数R H=1/ne，单位为m3/c；霍尔灵敏度K H=R H/d，单位为mV/mA
由此可见，使I为常数时，有U H= K H IB =k0B，通过测量霍尔电压U H，就可计算出未知磁场强度B。
本实验使用的仪器用集成霍尔元件，已经与显示模块联调，直接显示磁场强度。
【实验仪器】
亥姆霍兹实验仪由二部分组成。
它们分别为励磁线圈架部分（见图〈一〉）和磁场量仪器部分（见图〈二〉）。
图〈二〉 4501A型亥姆霍兹线圈磁场实验仪面板亥姆霍兹线圈架：
二个励磁线圈：
线圈有效半径 105mm
线圈匝数 500匝
二线圈中心间距 105mm
测量磁场传感器： 4501A使用霍尔元件测量磁场。
移动装置：横向可移动距离150mm，纵向可移动距离50mm
距离分辨力0.5mm
【实验内容】
1. 测量圆电流线圈轴线上磁场的分布
接好电路。
开机预热5分钟，调零。
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 mm测一个Bm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。
2 .测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布
关闭电源，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，每隔10.0mm 测一个Bm值。
记录数据并作出磁场分布曲线图。
【数据处理】
【思考讨论】
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？
答：呈正态分布，两个相同的圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，理论上当线圈间距等于线圈半径时，两线圈合磁场在轴线是附近是均匀的，然后逐渐减小。
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？
答：由于有地磁场和大楼建筑等因素的影响，当亥姆霍兹线圈没有电流流过时，显示值也不为零。
3．分析磁场分布的对应位置测量有值误差的产生原因？
答：（1）数据有波动，没有等数据稳定再读数，（2）实验过程中触碰到导线，影响了电流大小。