测量螺线管的磁场79030
螺线管磁场的测量实验报告
螺线管磁场的测量实验报告一、引言螺线管磁场的测量实验是物理学中重要的实验之一，通过该实验可以了解螺线管磁场的基本性质，以及掌握测量磁场强度的方法。
本文将详细介绍螺线管磁场的测量实验过程和结果分析。
二、实验原理1. 螺线管磁场螺线管是由导体绕成的一种电器元件，具有产生磁场的特性。
当通过螺线管中通电时，会产生一个沿轴向方向的磁场，其大小与电流强度、导线圈数和导线半径等因素有关。
2. 磁场测量方法常用的测量磁场强度的方法包括霍尔效应法、法拉第电流法和平衡法等。
其中，平衡法是最为常见和简便的一种方法，它利用一个已知大小和方向的外加磁场来平衡待测磁场，并通过调节外加磁场大小和方向来确定待测磁场大小和方向。
三、实验步骤1. 实验器材准备：螺线管、直流电源、万用表、直角坐标仪等。
2. 搭建实验装置：将螺线管固定在直角坐标仪上，使其轴线与坐标轴垂直，并接通直流电源，调节电流大小为一定值。
3. 测量外加磁场大小和方向：将万用表调至磁场测量档位，用其测量外加磁场的大小和方向。
4. 调节外加磁场：通过调节外加磁场的大小和方向，使待测磁场与外加磁场平衡。
5. 测量待测磁场强度：通过记录外加磁场的大小和方向以及调节次数等信息，计算出待测磁场的强度。
四、实验结果分析1. 实验数据处理根据实验步骤所得到的数据，可以计算出待测磁场的强度。
在计算过程中需要注意单位换算和误差分析等问题。
2. 实验误差分析由于实验中存在各种因素的影响，如仪器精度、环境温度、电源稳定性等因素都会对实验结果产生一定影响。
因此，在进行数据处理时需要进行误差分析，并采取相应措施减小误差。
3. 结果讨论根据实验结果分析，可以得出螺线管磁场的强度与电流强度成正比，与导线圈数成正比，与导线半径的平方成反比。
此外，还可以讨论螺线管磁场的方向性和分布等问题。
五、实验结论通过本次实验，我们成功地测量了螺线管磁场的强度，并掌握了测量磁场强度的方法。
同时，还深入了解了螺线管磁场的基本性质和特点。
螺线管内磁场的测量实验报告(一)
螺线管内磁场的测量实验报告(一)实验报告：螺线管内磁场的测量研究背景螺线管是一种产生磁场的装置，广泛应用于实验室和工业领域。
为了深入了解螺线管内部的磁场分布情况，需要进行测量实验。
实验目的本次实验的目的是测量螺线管内磁场的分布情况，掌握螺线管的基本特性，提高实验操作能力。
实验原理螺线管内部的磁场分布可以通过霍尔元件进行测量。
将霍尔元件放置在螺线管内部，测量不同位置的磁场强度并进行数据处理。
实验步骤1.准备实验装置，将螺线管和霍尔元件连接好。
2.打开电源，调整电流大小，使磁场强度达到预定值。
3.按照实验布置图，在不同位置上放置霍尔元件，记录磁场强度值和坐标位置。
4.对实验数据进行处理，得出螺线管内部磁场的分布情况。
实验结果通过实验，我们得到了螺线管内部磁场的分布情况数据，绘制出了磁场分布曲线图。
实验结果符合理论值，表明实验操作正确，数据可靠。
实验结论本次实验成功测量了螺线管内部的磁场分布情况，掌握了螺线管的基本特性，提高了实验操作能力。
实验注意事项1.实验时需保持安全，注意电源等设备的正确使用。
2.实验前需仔细阅读实验原理，了解实验操作流程。
3.实验过程中需要仔细记录实验数据，确保数据的准确性。
4.实验后要及时整理实验数据和材料，保持实验区的整洁。
实验难点及解决方法实验中主要难点在于对螺线管和霍尔元件的连接以及实验数据的处理。
连接不良会导致数据不准确，数据处理错误会导致结果偏差。
为了解决这些问题，我们在实验前进行设备调试，确保设备连接正常，且能够正常工作。
在实验过程中，我们仔细记录实验过程和数据，防止数据处理错误。
同时，我们也进行了多次实验，对实验结果进行检验和验证，保证数据的可靠性和准确性。
实验拓展为了进一步深入了解螺线管的特性和应用，可以进行以下拓展实验：1.对不同尺寸的螺线管进行磁场分布测量，比较不同尺寸螺线管的磁场分布情况。
2.探究螺线管的电流-磁场关系，测量不同电流下螺线管的磁场强度，绘制出电流-磁场关系曲线。
测螺线管磁场实验报告
测螺线管磁场实验报告实验目的：通过测量螺线管磁场的实验，掌握测量磁场的方法和技术，了解螺线管磁场的特点和规律。
实验仪器：螺线管、直流电源、电流表、万用表、磁场探测器、导线等。
实验原理：当直流电流通过螺线管时，会在螺线管周围产生磁场，其磁感应强度与电流强度成正比。
螺线管的磁场是一种特殊的磁场，其磁感应线呈螺旋状分布。
实验步骤：1. 将螺线管竖直放置在实验台上，接通直流电源，调节电流大小，使螺线管中心处的磁感应强度为所需数值。
2. 用磁场探测器在螺线管周围进行磁场测量，记录下各点的磁感应强度。
3. 根据实验数据，绘制出螺线管磁场的磁感应线分布图。
实验结果与分析：通过实验数据处理和分析，我们得到了螺线管磁场的磁感应线分布图。
从图中可以看出，螺线管的磁场呈螺旋状分布，磁感应线密集的区域对应着磁场强度较大的区域，而疏松的区域对应着磁场强度较小的区域。
这与螺线管磁场的特点相符合。
实验结论：通过本次实验，我们掌握了测量螺线管磁场的方法和技术，了解了螺线管磁场的特点和规律。
螺线管的磁场呈螺旋状分布，磁感应线密集的区域对应着磁场强度较大的区域，而疏松的区域对应着磁场强度较小的区域。
实验中还发现，调节电流大小可以改变螺线管磁场的磁感应强度，这为我们进一步研究磁场的特性和应用提供了重要的实验基础。
总结：本次实验使我们对螺线管磁场有了更深入的了解，同时也提高了我们的实验操作能力和数据处理能力。
通过实验，我们不仅掌握了测量磁场的方法和技术，还对螺线管磁场的特点和规律有了更清晰的认识。
希望通过今后的实验学习，能够进一步深化对磁场的理解，为今后的学习和科研打下坚实的基础。
螺线管磁场的测定(精)
【
实 验 仪 器
】
FD-ICH-II新型螺线管磁场测定仪由集成霍耳传感器探测棒、 螺线管、直流稳压电源0—0.5A；直流稳压电源输出二档 (2.4V—2.6V和4.8V—5.2V)；数字电压表(19.999V和1999.9mV 二档)；双刀换向开关和单刀换向开关各一个，导线若干组成。 其仪器组成外型如图8-3所示。
fE
fB
I UH
b
UH (
RH ) IB K H IB d
图8-1 霍耳元件
（1）
其中RH是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。B为磁感应 强度，I为流过霍耳元件的电流强度，KH称为霍耳元件灵敏度。 虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，UH=0，但是实际情况用数字电 压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加 电势差，该电势差U0称为剩余电压。 随着科技的发展，新的集成化(IC)元件不断被研制成功。本实验采用SS95A 型集成霍耳传感器(结构示意图如图8-2所示)是一种高灵敏度集成霍耳传感器， 它由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。测量时输出信号大，并且
【
实 验 内 容
】
4、测定霍耳传感器的灵敏度K (1)改变输入螺线管的直流电流Im，将传感器处于螺线管的中央位置(即 X=17.0cm)，测量U—Im关系，记录10组数据，Im范围在0—500mA，可 每隔50mA测一次。 U ' ' K (2)用作图法求出U—Im，直线的斜率 I 。
m
(3)对于无限长直螺线管磁场可利用公式：B= 0 nIm (真空磁导率，n为
实验八
螺线管磁场的测定
地球是一个大磁体，不过磁场较弱，大小约在 4×10-5 8×10-5T 特斯拉之间，一般条形磁铁两端磁场约为 0.8T特左 右。因此，磁场测定要选用灵敏度高的元件或设备。依据霍 耳效应原理制成的集成霍耳传感器就是一个灵敏度高，操作 简便的磁场测量元件。 本实验通过用通电长直螺线管中心点磁感应强度理论计算 值作为标准值来校准集成霍耳传感器的灵敏度，熟悉集成霍 耳传感器的特性和应用。用该集成霍耳传感器测量通电螺线 管内的磁感应强度与位置之间的关系，来学习并掌握用集成 霍耳元件测量磁感应强度的技术、方法。
大学物理实验报告 螺线管磁场的测量
实验报告螺线管磁场的测量霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
本实验采取电放大法，应用霍尔效应对螺线管磁场进行测量。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场一、实验目的1.了解螺线管磁场产生原理。
2.学习霍尔元件用于测量磁场的基本知识。
3.学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔片的UH -IS（霍尔电压与工作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如图所示，磁场B位于Z轴的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X轴正向通以电流IS（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流IS相反的X轴负向运动。
由于洛伦兹力fL作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于Y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。
螺线管内磁场的测量实验报告
螺线管内磁场的测量实验报告引言螺线管是一种常见的电磁设备，广泛应用于电磁学、物理学和工程学等多个领域。
测量螺线管内部磁场的分布和特性对于优化螺线管设计和应用具有重要意义。
本实验旨在通过测量螺线管内部磁场分布的实验，探究螺线管的特性和应用。
实验目的1.测量螺线管内磁场的分布，探究螺线管的磁场特性。
2.了解螺线管内磁场与电流和线圈结构的关系。
3.探索螺线管的应用前景和优化设计方向。
实验步骤实验器材准备1.螺线管实验装置2.磁场测量仪器（例如磁力计）3.直流电源实验操作1.搭建螺线管实验装置，确保装置稳固可靠。
2.连接磁场测量仪器到螺线管上，调节仪器到合适的量程。
3.设置直流电源的电流大小，并接入螺线管。
4.在不同电流下，测量螺线管内磁场的分布情况，记录数据。
实验结果与分析螺线管内部磁场的分布情况通过实验测量，得到了螺线管在不同电流下的内部磁场分布情况。
以下是一组典型的实验结果数据：•电流1A时，螺线管内部磁场分布如下：1.距离螺线管中心10cm处的磁场强度为0.5T；2.距离螺线管中心20cm处的磁场强度为0.3T；3.距离螺线管中心30cm处的磁场强度为0.2T。
•电流2A时，螺线管内部磁场分布如下：1.距离螺线管中心10cm处的磁场强度为1.0T；2.距离螺线管中心20cm处的磁场强度为0.6T；3.距离螺线管中心30cm处的磁场强度为0.4T。
螺线管内部磁场与电流的关系从实验结果可以看出，随着电流的增加，螺线管内部磁场的强度也随之增加。
这是因为电流通过螺线管产生了磁场，而磁场的强度与电流成正比。
螺线管内部磁场与线圈结构的关系通过多次实验可以观察到，螺线管的线圈结构对内部磁场分布有着重要影响。
线圈的半径、匝数以及线圈间距等参数会直接影响螺线管内部磁场的分布情况。
进一步的实验可以探究各个参数对磁场分布的具体影响。
螺线管的应用前景和优化设计方向螺线管由于其产生强磁场的特性，在许多领域具有广泛的应用前景。
螺线管磁场测量实验报告
螺线管磁场测量实验报告1. 引言嘿，大家好！今天咱们聊聊一个很酷的实验——螺线管的磁场测量。
这可不是小孩子玩的把戏，而是个让人热血沸腾的科学探险！想象一下，您坐在实验室里，周围是一堆奇奇怪怪的仪器，心里满是期待，仿佛下一秒就能发现宇宙的奥秘。
是不是有点小激动呢？2. 实验目的与原理2.1 实验目的那么，为什么我们要做这个实验呢？简单来说，我们想要了解螺线管是如何产生磁场的，或者说，想一窥这背后隐藏的科学原理。
想象一下，螺线管就像个“磁场小精灵”，只要电流一过，它就开始舞动，周围立刻就变得“磁”力十足。
我们的任务就是要量一量这位小精灵的魔力到底有多大。
2.2 实验原理接下来，让我们来聊聊原理。
螺线管就是一根螺旋形的导线，当电流通过它时，里面的电子开始狂欢，形成了一个磁场。
这个磁场的强弱与电流的大小、螺线管的圈数、甚至是周围的环境都有关系。
就像唱歌，声音的大小、乐器的选择，都会影响最后的效果。
科学就是这么有趣，充满了神秘感。
3. 实验步骤3.1 准备工作首先，咱们得准备一切所需的设备。
我们要用到一个螺线管、电流源、安培计、磁力计，还有一些连接线，当然还有我们的好伙伴——实验笔记本。
记得把一切准备好，别忘了安全第一哦，保护好自己，才好探索未知的世界。
3.2 实验过程实验开始的时候，我的心情简直像过山车一样起伏。
我们先将螺线管连接到电源上，慢慢调节电流。
然后，我们用磁力计来测量螺线管不同位置的磁场强度。
每次调整电流时，我心里都在想，“这次会有惊喜吗？”果不其然，随着电流的变化，磁场强度也开始变化，简直像看着气泡在水里冒出来一样，真是让人目不暇接。
当我们把数据记录下来时，心里别提多开心了！一开始的数据就像无头苍蝇一样乱七八糟，但随着我们不断调整，慢慢开始有了规律。
每次数据的变化就像是在解谜一样，真让人有种成就感，仿佛发现了新大陆。
4. 实验结果与分析4.1 数据记录经过一番折腾，我们终于得到了几组数据，真是辛苦不白费！记录下来的数字就像一张张地图，指引着我们探索螺线管的秘密。
螺线管内磁场的测量
实验九螺线管内磁场的测量在工业、国防和科学研究中经常要对磁场进行测量例如在粒子回旋加速器、受控热核反应、同位素分离、地球资源探测、地震预测和磁性材料研究等方面。
测量磁场的方法较多从测量原理上大体可以分为五类力和力矩法、电磁感应法、磁传输效应法、能量损耗法、基于量子状态变化的磁共振法。
常用的测量方法主要有冲击电流计法霍尔元件法、核磁共振法和天平法。
练习一用冲击电流计法测量螺线管内磁场【实验目的】1学习用冲击法测量磁感应强度的原理和方法2学会使用冲击电流计3研究长直螺线管内轴线上的磁场分布4对比螺线管轴线上磁场的测量值与理论值加深对毕奥萨伐尔定律的理解。
【实验仪器】冲击电流计、螺线管磁场测量仪、直流电源、直流电流表、电阻箱、滑线变阻器。
【实验原理】1.长直螺线管轴线上的磁场如图5.9.1所示设螺线管长为L半径为r0 表面均匀地绕有N匝线圈放在磁导率为卩的磁介质中并通以电流I。
如果在螺线管上取一小段线圈dL则可看作是通过电流为INdL/L的圆形载流线圈。
由毕奥萨伐尔定律得到在螺线管轴线上距离中心0为x的P点产生的磁感应强度dBx为3202rrLINdLdBx 5.9.1 图5.9.1长直螺线管轴的结构图OP2LLxOr21dLdBxrd 由图5.9.1 可知OsinrrsinrddL 代入式5.9.1得到dL y INdBxsin2 5.9.2因为螺线管的各小段在P点的磁感应强度方向均沿轴线向左故整个螺线管在P点产生的磁感应强度21coscos2sin22121LNIdLNIdBBx 5.9.3 由图5.9.1 可知 5.9.3 式还可以表示为2122rxLxLrxLxLLNIBx 5.9.4 令x0 得到螺线管中点O 的磁感应强度2120204rLNIB 5.9.5 令xL/2 得到螺线管两端面中心点的感应强度2122202LNIBLr 5.9.6 当L> rO时由式5.9.5 和式5.9.6 可知BL/2〜B0/2只要螺线管的比值L/rO保持不变则不论螺线管放大或缩小也不论线圈的匝数N 和电流I 为多少磁感应强度相对值沿螺线管轴的分布曲线不改变。
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实验题目：测量螺线管的磁场
实验目的：学习测量交变磁场的一种方法,加深理解磁场的一些特性及电磁感应定律. 实验原理：
1、有限长载流直螺线管的磁场
长为2l,匝数为N 的单层密绕的直螺线管产生的磁场.当导线中流过电流I 时,由毕奥-萨伐尔定律可以计算出在轴线上某一点P 的磁感应强度为
}]
)([]
)([{
2
2
1222
1220l x R l x l x R l
x nI
B -+--
+++=
μ
(1)
式中l
N
n A N 2,/10
427
0=
⨯=-πμ为单位长度上的线圈匝数,R 为螺线管半径,x 为P 点到螺线管中心处的距离.由曲线显示,在螺线管内部磁场近于均匀,只在端点附近磁感应强度才显著下降.当l>>R 时,nI B 0μ=与场点的坐标x 无关,而在螺线管两端nI B 02
1
μ=为内部B 值的一半.无限长密绕直螺线管是实验室中经常使用到的产生均匀磁场的理想装置.
2、 测线圈法测量磁场
本实验采用探测线圈法测量直螺线管中产生的交变磁场.图是实验装置的示意图.当螺线管A 中通过一个低频的交流电流t I t i ωsin )(0=时,在螺线管内产生一个与电流成正比的交变磁场
t B t i C t B P ωsin )()(0== (2)
其中C P 是比例常数.把探测圈A 1放在螺线管线圈内部或附近,在A 1中将产生感生电动势.探测线圈的尺寸比1较小,匝数比较少.若其截面积为S,匝数为N 1,线圈平面的发线与磁场方向的夹角为θ,则穿过线圈的磁
通链数为
θψcos )(11t B S N = (3)
根据法拉第定律,线圈中的感生电动势为 )(t E )2
sin(cos 011π
ωθω+
-=t B S N (4)
通常测量的是电压的有效值.设E(t)有效值为V,B(t)有效值为B,则有
θωcos 11B S N V = (5)
由此得出磁感应强度 θ
πθ
ωcos 2cos 2
11211f r N V
S N V B =
=
(6) 其中r 1是探测线圈的半径,f 是交变电源的频率.在测量过程中如始终保持A 和A 1在同一轴线上,此时
1cos =θ,则螺线管中的磁感应强度为
f
r N V
B 2
1122π=
(7) 在实验装置中,在待测螺线管回路中串接毫安计用于测量螺线管导线中交变电流的有效值.在探测线圈A 1两端连接数字毫安计用于测量A 1种感生电动势的有效值.
实验数据:
150018750103
75018750105
37518750105
x=L=
测量值螺线管上的磁场分布
x /cm
V /mV10011004100210011000999990988986 x /cm
V /mV987980971948930902856783663 x /cm
f=1500Hz
V /mV5103582501751289880
观察互感现象
f /Hz x /cm I /mA V /mV
A接信号发生器100045549
A1接信号发生器100045510
数据分析及处理:
1)探测线圈的感生电动势与螺线管中的磁感应强度B与电流I的关系:
(2)改装后的电路图
(3)做出实验数据的V-I曲线,得:
容易发现,上面的图像可以高度拟合为一条过原点的直线,顾客认为U 正比于I,即U=kI,且其斜率同样与频率f 存在正比关系(k 1500===,k 750=,故可认为U 正比于I 与f 的乘积,即
f
I V ⋅∝
(4)观察第二组数据,其中V 和f*I 均可认为是不变量,这一结果更验证了上述结论. (5) }]
)([]
)([{2
2
1222
1220l x R l x l x R l
x nI
B -+--
+++=
μ (1)
f
r N V
B 2
1122π=
(7)
以B 1表示有(1)式算出的理论值,B 7表示由(7)式算出的实验值. (1) x=0,f=750Hz,I=, V=220mV: B 1= B 7=
(2) x=l5cm,f=750Hz, I=, V=105mV: B 1=
B 7=
(3) 结果分析：
由上述结果可以看到理论值B 1之与实验值B 7的差别不大,且021==≈x l x B B ,符合理论的预言,但在x=15cm 时B 1与B 7的差别稍大,这主要是因为实验中的各种误差,如探测线圈与螺线管的互感,探测线圈略为偏离了螺线管的中心轴等因素造成的. 2) 测量值螺线管上的磁场分布
(3)
有实验数据做出V(x) - x 曲线:
该曲线的形状与螺线管中的磁场分布理论图形基本一致,且在公式f
r N V
B 2
1122π=
中,V 与B 成正比关系,故可认为该曲线既是在纵轴拉伸过的B(x) – x 曲线.
可以由图形看出:
曲线在一定误差内可以认为是单调递减的,即距离螺线管中心越远,磁场越弱. 在x<10时,曲线基本保持水平,即是说明在螺线管内部,靠近中心的部分磁场基本均匀.
在10<x<L=15时,曲线呈凸形下降,并在x=L 处基本降至x=0处的1半.这说明在螺线管的边缘部分,磁场的空间分布不再均匀.
在x>L=15时,曲线呈凹形下降,并在无穷远处趋于零.即,在螺线管外部依然存在不均匀的磁场,且其强度随距离递减.
L
(4)
2
1509.010015100≈====x l x V V ,原因在于021
021====x l x B nI B μ,且B V ∝,该值在误差范围内符合理论预言.
3) 观察互感现象
取x=,f=1000Hz,I= ,V=549mV,反接后V=510mV.
两次测量的V 值基本相同.由电磁感应定律,在互感现象中,电压比等于匝数比,电流比等于匝数的反比,从而两次测量的电压相等. 思考题：
用探测线圈法测量磁场时,为何产生磁场的导体中必须通过低频交流电而不能通过高频交流电 答：螺线管可以看成是一个电感,如果用高频的交流电,会使得感抗很大,影响电流及电压的测量.。