磁场分布测量

沈阳城市学院物理实验报告实验题目磁场分布测量姓 名学 号专业班级实验室号实验成绩指导教师实验时间年 月 日物理实验室制 实验目的1.学习测量载流圆线圈的磁场分布。2.了解亥姆霍兹线圈磁场分布的特点。3.验证矢量迭加原理。 实验仪器名称型号三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪FB520型请认真填写实验原理（注意：原理图、测试公式）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毕奥-萨伐尔定律一半径为，通以直流电流的圆线圈，其轴线上离圆线圈中心距离为米处的磁感应强度的表达式为: （1）式中为圆线圈的匝数，为轴上某一点到圆心的距离， 磁场的分布图如图1所示，是一条单峰的关于轴对称的曲线。 （2）亥姆霍兹线圈 两个完全相同的圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，线圈间距等于线圈半径(即)时，从磁感应强度分布曲线可以看出，（理论计算也可以证明）：两线圈合磁场在中心轴线上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，这样的一对线圈称为亥姆霍兹线圈，如图2所示。从分布曲线可以看出，在两线圈中心连线一段，出现一个平台，这说明该处是匀强磁场。 根据霍尔效应可以知道，当霍尔探头放入磁场中时，由于运动电荷受到洛伦兹力作用，电流方向会发生偏离，在某两个端面之间产生的电势差，通过电势差的大小就可以测量磁场的大小。当亥姆霍兹线圈两线圈通有方向一致的电流时，两线圈形成的磁场方向也一致，两线圈之间就形成均匀磁场，霍尔探头在该区域运动时其测量的数值几乎不变。当然两线圈通上相反方向电流，则其间的磁场可以互相抵消为零。实验内容及步骤1.用连接线将励磁电流 输出端连接到圆线圈1，霍尔传感器探头的信号线连接到测试架后面板的专用四芯插座。2.开机,在线圈磁场强度等于零的条件下，把特斯拉计调零，这样特斯拉计就校准好了3.调节励磁电流I=500mA ，把开光调到0极，调节电压为零，把开关调到+极，移动X方向导轨滑块,以10mm 为间隔距离测量单个线圈通电时轴线上从15到-15各点的磁感应强度，将数据记下4.把开关调到0，调节电压为零，再把开关开到负极，测量单个线圈通电时轴线上从15到-15各点的磁感应强度，将数据记下5.同理测量线圈2和线圈1加线圈2 实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表）表一 载流圆线圈(1)轴线上磁场分布的数据记录(设亥姆霍兹线圈中间为坐标原点)轴向坐标X（m）磁感应强度B实（uT）平均值B1距圆线（1）中心距离（m）理论值百分误差+Im-Im0.1546-4264360.1444.06 -1.82%0.14518-497507.50.09515.79 -1.61%0.13603-5815920.08598.03 -1.01%0.12693-676684.50.07690.57 -0.88%0.11795-772783.50.06791.92 -1.06%0.1904-8868950.05898.72 -0.41%0.091014-99410040.041005.32 -0.13%0.081115-109711060.031103.70 0.21%0.071197-117511860.021184.24 0.15%0.061255-12381246.50.011237.39 0.74%0.051277-1259126801256.00 0.96%0.041258-12411249.5-0.011237.39 0.98%0.031205-11871196-0.021184.24 0.99%0.021120-11001110-0.031103.70 0.57%0.011025-9991012-0.041005.32 0.66%0912-889900.5-0.05898.72 0.20%-0.01810-782796-0.06791.92 0.52%-0.02708-680694-0.07690.57 0.50%-0.03611-588599.5-0.08598.03 0.25%-0.04530-509519.5-0.09515.79 0.72%-0.05457-438447.5-0.1444.06 0.77%-0.06397-376386.5-0.11382.30 1.10%-0.07342-323332.5-0.12329.54 0.90%-0.08299-279289-0.13284.68 1.52%-0.09261-240250.5-0.14246.63 1.57%-0.1228-209218.5-0.15214.37 1.93%-0.11200-182191-0.16186.99 2.15%-0.12174-158166-0.17163.71 1.40%-0.13154-137145.5-0.18143.86 1.14%-0.14138-122130-0.19126.89 2.45%-0.15122-110116-0.2112.34 3.26%表二 载流圆线圈(2)轴线上磁场分布的数据记录(设亥姆霍兹线圈中间为坐标原点)轴向坐标X（m）磁感应强度B（uT）平均值B2距圆线（2）中心距离（m）理论值百分误差+Im-Im0.15113-991060.2112.34 -5.64%0.14126-1161210.19126.89 -4.64%0.13144-133138.50.18143.86 -3.73%0.12163-1531580.17163.71 -3.49%0.1115-174179.50.16186.99 -4.00%0.1213-200206.50.15214.37 -3.67%0.09244-2262350.14246.63 -4.72%0.08275-268271.50.13284.68 -4.63%0.07320-3143170.12329.54 -3.80%0.06375-364369.50.11382.30 -3.35%0.05436-427431.50.1444.06 -2.83%0.04508-4965020.09515.79 -2.67%0.03585-578581.50.08598.03 -2.76%0.02678-6766770.07690.57 -1.97%0.01780-777778.50.06791.92 -1.6905898.72 -0.97%-0.011007-9961001.50.041005.32 -0.38%-0.021114-110611100.031103.70 0.57%-0.031201-119111960.021184.24 0.99%-0.041270-12511260.50.011237.39 1.87%-0.051298-1284129101256.00 2.79%-0.061280-12721276-0.011237.39 3.12%-0.071227-12171222-0.021184.24 3.19%-0.081147-11361141.5-0.031103.70 3.43%-0.091048-10301039-0.041005.32 3.35%-0.1932-918925-0.05898.72 2.92%-0.11822-803812.5-0.06791.92 2.60%-0.12715-705710-0.07690.57 2.81%-0.13624-606615-0.08598.03 2.84%-0.14538-524531-0.09515.79 2.95%-0.15462-452457-0.1444.06 2.91%表三 亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布的数据记录(设亥姆霍兹线圈中间为坐标原点)轴向坐标X（m）磁感应强度B（uT）平均值距亥姆霍兹线圈中心距离（m）B1+B2百分误差+Im-Im0.15559-548553.50.155422.12%0.14648-633640.50.14628.5.91%0.13747-7377420.13730.51.57%0.12855-850852.50.12842.51.19%0.11980-973976.50.119631.40%0.11112-11131112.50.11101.51.00%0.091254-125612550.0912391.29%0.081386-138813870.081377.50.69%0.071516-152015180.0715031.00%0.061624-162416240.0616160.50%0.051706-170617060.051699.50.38%0.041758-17551756.50.041751.50.29%0.031783-17801781.50.031777.50.23%0.021793-17881790.50.0217870.20%0.011796-179017930.011790.50.14%01799-17921795.501790.50.28%-0.011802-17981800-0.011797.50.14%-0.021808-18031805.5-0.0218040.08%-0.031805-18011803-0.031795.50.42%-0.041787-17801783.5-0.0417800.20%-0.051743-17361739.5-0.051738.50.06%-0.061664-16591661.5-0.061662.5-0.06%-0.071556-15551555.5-0.071554.50.06%-0.081427-14271427-0.081430.5-0.24%-0.091291-12831287-0.091289.5-0.19%-0.11144-11401142-0.11143.5-0.13%-0.111005-9991002-0.111003.5-0.15%-0.12875-872873.5-0.12876-0.29%-0.13762-760761-0.13760.50.07%-0.14661-657659-0.14661-0.30%-0.15570-569569